CN101585775A - 粘土稳定剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开粘土稳定剂及其制备方法。本发明提供的化合物分别如式I和式II所示。本发明提供的制备式I结构式化合物的方法，是将三溴丁烯和二甲基十八叔胺在溶剂中进行反应，得到式I结构式所示化合物。本发明提供的制备式II结构通式所示化合物的方法，是在催化剂及阻聚剂存在的条件下，式I结构式所示化合物发生聚合反应，得到式II结构通式所示化合物。本发明提供的式I化合物聚合物单体，可通过控制反应条件，对式II化合物进行分子量调控，从而得到不同分子量的粘土稳定剂。以本发明提供的上述化合物为活性成分的粘土稳定剂，不但具有良好的抑制粘土水化膨胀的能力，而且适用于不同渗透率的油藏环境。
Description
技术领域
本发明涉及粘土稳定剂及其制备方法，特别是涉及适用于不同渗透率储层的粘土稳定剂及其中间体与它们的制备方法。
背景技术
油田开发过程，从钻井、完井、酸化、压裂直至注水开发，每个过程都会有外来流体与地层粘土矿物接触，地层中都含有一定量的如高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等粘土矿物，这些粘土矿物多由硅氧四面体和铝氧八面体组成层状结构。当粘土矿物与水接触时，水可进入粘土矿物的晶层之间，晶层表面的可交换阳离子在水中解离扩散，形成扩散双电层，使表面带电，晶层之间相互排斥，膨胀，粘土膨胀可引起地层渗透率降低。据资料报道，粘土矿物对油气层造成的损害可使产油量下降70％。为了减轻对储层的损害，必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。粘土稳定剂作为油层保护的主要技术，已在油田开发中得到广泛应用。
目前，国内外生产和使用的粘土稳定剂可分为有机和无机两种类型(董雯，孙铭勤，陈兰.油田酸化用粘土防膨剂的发展及应用研究.承德石油高等专科学校学报.2007，4(9)：1-3)。其中，有机类粘土稳定剂因其优良的防止粘土水化膨胀性能而使用较为广泛。有机阳离子类粘土稳定剂使用较多的为季铵盐型粘度稳定剂，室内和现场试验结果均表明，季铵型阳离子聚合物稳定粘土的效果比其它粘土稳定剂都要好得多(张黎明.稳定粘土用季铵型阳离子聚合物.石油与天然气化工，1995，1(24)：34-37)。其中，对于低渗透率的油藏主要使用低分子量粘土稳定剂；对于高渗透率油藏，则高分子量的粘土稳定剂抑制粘土水化膨胀的能力较强。但是就油藏条件来说，所谓的高渗油藏，它的渗透率也有可能在几十至几千毫达西的范围内变化，所以针对这类油藏假如使用高分子量的粘土稳定剂则不可避免的造成储层伤害，起不到应有的作用。
发明内容
本发明的目的是提供粘土稳定剂及其制备方法与应用。
本发明的目的是提供一种具有良好抑制粘土水化膨胀的粘土稳定剂及其制备方法。
本发明提供的式I结构式所示化合物：
(式I)。
式II结构通式所示化合物：
(式II)
式II结构通式中，n为2、3或4。
本发明提供的制备式I结构式化合物的方法，是将三溴丁烯和二甲基十八叔胺在溶剂中进行反应，得到式I结构式所示化合物。
该方法中，三溴丁烯和二甲基十八叔胺的摩尔比为1∶1；反应温度为50-60℃，反应时间为1-2小时；溶剂为无水乙醇、水、或丙酮中的任意一种或任意几种以任意比例混合的混合物。
本发明提供的制备式II结构通式所示化合物的方法，是在催化剂及阻聚剂存在的条件下，式I结构式所示化合物发生聚合反应，得到式II结构通式所示化合物。
该方法中，催化剂为过硫酸铵和亚硫酸钠；所述阻聚剂为对苯二酚；反应温度为室温。通过控制加入阻聚剂的时间，可实现对式II所示化合物的聚合度控制，即得到适应不同渗透率的油藏的不同分子量的粘土稳定剂。
另外，以本发明提供的式I或式II所示化合物为活性成分的粘土稳定剂，及上述两化合物在制备粘土稳定剂中的应用，也属于本发明的保护范围。
本发明提供的式I化合物，作为合成式II化合物的单体，可通过控制反应条件，对式II化合物进行分子量调控，从而得到不同分子量，如低分子量或高分子量的粘土稳定剂。以本发明提供的上述化合物为活性成分的粘土稳定剂，不但具有良好的抑制粘土水化膨胀的能力，而且适用于不同渗透率的油藏环境。
本发明提供的粘土稳定剂是一种以叔胺和卤代烷烃为主的合成反应，二者的合成产物是季铵盐，这种季铵盐本身可作为低分子量的粘土稳定剂。同时这种带有双键的季铵盐又可作为聚合单体，通过控制反应条件实现控制生成不同高分子量的粘土稳定剂。
本发明提供的粘土稳定剂，应用新的合成原料，除了具有较强的防止粘土膨胀的作用外，还可通过控制反应条件控制产物的分子量，在实际应用过程中，可以根据不同的油藏条件合成不同分子量的粘土稳定剂，满足不同渗透率油藏的需求。另外，可以将不同分子量的粘土稳定剂复配使用，因这些粘土稳定剂是由相同的合成单体制备而得，所以这些粘土稳定剂之间的相互协调性较好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1、合成式I所示化合物A
(1)将50ml无水乙醇加入250ml的三口烧瓶中，同时加入1.35g三溴丁烯和2.77g二甲基十八叔胺；
(2)搅拌并升温至60℃，反应1-2小时，直至三口烧瓶产物成胶态；
(3)将丙酮倒入三口烧瓶中，提纯，得到式I所示化合物A。
实施例2、合成式II所示化合物B
(1)称取10g实施例1制备得到的化合物A，用30ml蒸馏水将其在250ml烧杯中溶解完全后，加入到250ml的三口烧瓶中，向反应体系通氮3-5分钟；
(2)分别在50ml烧杯中用10ml蒸馏水将0.3g过硫酸铵和0.2g亚硫酸钠溶解后加入到三口烧瓶；
(3)在25℃温度下搅拌10-12小时，加入0.05g对苯二酚，反应完毕；
(4)老化1h，提纯，得到式II所示化合物B。该化合物的分子量大约为11000-12000，分子量分布为，n＝35。
实施例3、制备式II所示化合物C
(1)称取10g实施例1制备得到的化合物A，用30ml蒸馏水将其在250ml烧杯中溶解完全后加入三口烧瓶，向反应体系通氮3-5分钟；
(2)分别在50ml中用10ml蒸馏水将0.3g过硫酸铵和0.2g亚硫酸钠溶解后加入到三口烧瓶；
(3)在25℃温度下搅拌20-24小时，加入对苯二酚0.05个，反应完毕；
(4)老化1h，提纯，得到式II所示化合物C。该化合物的分子量大约为18500-20000，n＝55。
实施例4、粘土稳定剂的性能评价实验
本发明采用行业标准《注水用粘土稳定剂性能评价方法SY/T 5971-1994(2002)》，对上述实施例1-3制备得到的粘土稳定剂进行性能评价，并与其他3种油田常用的粘土稳定剂进行对照，其结果均列于表1中。其中，OC101(购自江苏飞翔化工股份有限公司)、CYZ-Y-9(购自甘肃庆阳长岭石化有限公司)和LYPO-314(购自山东鲁岳化工有限公司)三者均为季阳离子铵盐类粘土稳定剂。
表1、粘土稳定剂的防膨实验结果
以上结果表明，本发明提供的粘土稳定剂A、B、C，具有良好的抑制粘土膨胀的能力，尤其是高分子量的粘土稳定剂C。
Claims (13)
1、式I结构式所示化合物，
(式I)。
2、一种制备权利要求1所述式I结构式化合物的方法，是将三溴丁烯和二甲基十八叔胺在溶剂中进行反应，得到所述式I结构式所示化合物。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述三溴丁烯和二甲基十八叔胺的摩尔比为1∶1。
4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述反应温度为50-60℃，反应时间为1-2小时。
5、根据权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于：所述溶剂为无水乙醇、水或丙酮中的任意一种或任意几种以任意比例混合的混合物。
6、以权利要求1所述化合物为活性成分的粘土稳定剂。
7、权利要求1所述化合物在制备粘土稳定剂中的应用。
8、式II结构通式所示化合物，
(式II)
所述式II结构通式中，n为2、3或4。
9、一种制备权利要求8所述式II结构通式所示化合物的方法，是在催化剂及阻聚剂存在的条件下，权利要求1所述化合物发生聚合反应，得到所述式II结构通式所示化合物。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述催化剂为过硫酸铵和亚硫酸钠；所述阻聚剂为对苯二酚。
11、根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：所述反应温度为室温。
12、以权利要求8所述化合物为活性成分的粘土稳定剂。
13、权利要求8所述化合物在制备粘土稳定剂中的应用。
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