CN102643634B - 双核共聚粘土稳定剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的双核共聚粘土稳定剂及制备方法涉及油田采油领域，是将丙烯醇聚氧乙烯醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵按摩尔比为1:1~10的比例，分别加入到溶剂内，反应物与溶剂的质量比为1：1～5，向上述物质中通入高纯氮；将上述制得的产物加热，升温到50～90℃；加入催化剂、其与反应物的质量比为0.002～0.02：1，持续反应2～5小时；在反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，加入阻聚剂对苯二酚，其与反应物的质量比为0.0005～0.005：1；即制得双核共聚粘土稳定剂。本发明提供的粘土稳定剂，具有较强的防止粘土膨胀的作用外，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、不同应用环境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。
Description
技术领域
本发明涉及油田采油领域所用的一种双核共聚粘土稳定剂及制备方法，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。
目前所使用的粘土稳定剂可分为有机和无机两种类型。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胺盐型粘度稳定剂，室内和现场试验结果均表明，季胺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.稳定粘土用季按型阳离子聚合物.石油与天然气化工，1995，1(24):34一37)。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。
目前应用的粘土稳定剂选择性差，与注入液体不能达到良好的复配性，并且成本较高，且性能比较单一，应用效果不够理想，综合性能不好，需要与其他性能调节剂组成复杂的工作液体系，才能在现场应用，应用效果不理想，受外界环境影响较大。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种非离子阳离子聚合型双核共聚粘土稳定剂及制备方法及应用，由该方法制备的粘土稳定剂适用于高、中、低渗透率、强水敏性地层的原油开采，且可用于其他防膨胀体系中，具有较高的防膨性能。
本发明提供的双核共聚粘土稳定剂的化合物结构式为：
式中，x：y为1～10。
本发明的双核共聚粘土稳定剂的制备方法，具体操作步骤如下：
a、将丙烯醇聚氧乙烯醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵按摩尔比为1:1~10的比例，分别加入到溶剂内，反应物与溶剂的质量比为1：1～5；
b、向上述物质中通入高纯氮，排净氧气；
c、将b步骤制得的产物加热，升温到50～90℃；加入催化剂、其用量为：与反应物的质量比为0.002～0.02：1，该催化剂中过硫酸铵和亚硫酸钠的质量比为0.5～5.0：1，持续反应2～5小时；
d、在c步骤反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，加入阻聚剂对苯二酚，其加入量为：与反应物的质量比为0.0005～0.005：1；即制得双核共聚粘土稳定剂；
其中：所述溶剂为乙醇、水或丙酮中的任意一种或其混合物。
作为本发明的进一步改进，双核共聚粘土稳定剂与污水的质量比为0.1～2: 100。
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。通过控制加入阻聚剂的时间，可实现对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。
本发明提供的化合物，可通过控制反应条件，对式x：y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，具有较强的防止粘土膨胀的作用外，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、不同应用环境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，因所合成粘土稳定剂具有两种表面活性剂基团，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
实施例1
本发明提供的双核共聚粘土稳定剂的化合物结构式为：
式中，x：y为1～10。
制备实施例1所述的化合物，可用下列实施例2～5实现：
实施例2
本发明的双核共聚粘土稳定剂的制备方法，具体操作步骤如下：
a、将丙烯醇聚氧乙烯醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵按摩尔比为1:1~10的比例，分别加入到溶剂内，反应物与溶剂的质量比为1：1～5；
b、向上述物质中通入高纯氮，排净氧气；
c、将b步骤制得的产物加热，升温到50～90℃；加入催化剂、其用量为：与反应物的质量比为0.002～0.02：1，该催化剂中过硫酸铵和亚硫酸钠的质量比为0.5～5.0：1，持续反应2～5小时；
d、在c步骤反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，加入阻聚剂对苯二酚，其加入量为：与反应物的质量比为0.0005～0.005：1；即制得双核共聚粘土稳定剂；
其中：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；
这里所述的反应物为丙烯醇聚氧乙烯醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵。
实施例3
(l)将50ml去离子水加入250ml的三口烧瓶中，同时加入45.4g丙烯醇聚氧乙烯醚和20.6g (3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵；
(2)搅拌并向体系通高纯氮5～15分钟；
(3)分别在50ml烧杯中用10ml去离子水，将0.5g过硫酸铵和0.3g亚硫酸钠溶解后加入到三口烧瓶；
(4)升温至70℃，在此温度下加入(3)中配制好的催化剂，搅拌2～5小时，在反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，然后加入0.1对苯二酚中止反应，反应完毕，即制得双核共聚粘土稳定剂；
(5)老化lh，提纯，得到结构式所示化合物，x：y=1：1
该化合物的分子量为8000～15000。
实施例4
(l)将80ml去离子水加入250ml的三口烧瓶中，同时加入45.4g丙烯醇聚氧乙烯醚和61.8g (3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵；
(2)搅拌并向体系通高纯氮5～15分钟；
(3)分别在50ml烧杯中用10ml去离子水，将0.8g过硫酸铵和0.6g亚硫酸钠溶解后加入到三口烧瓶；
(4) 升温至70℃，在此温度下加入(3)中配制好的催化剂，搅拌2～5小时，在反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，加入0.2对苯二酚中止反应，反应完毕，即制得双核共聚粘土稳定剂；
(5)老化lh，提纯，得到结构式所示化合物，x：y=1：3
该化合物的分子量为8000～15000。
实施例5
(l)将100ml去离子水加入500ml的三口烧瓶中，同时加入45.4g丙烯醇聚氧乙烯醚和103g (3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵；
(2)搅拌并向体系通高纯氮5～15分钟；
(3)分别在50ml烧杯中用20ml去离子水，将1.2g过硫酸铵和1.0g亚硫酸钠溶解后加入到三口烧瓶；
(4) 升温至70℃，在此温度下加入(3)中配制好的催化剂，搅拌2～5小时，在反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，加入0.5对苯二酚中止反应，反应完毕，即制得双核共聚粘土稳定剂；
(5)老化lh，提纯，得到结构式所示化合物。x：y=1：5
该化合物的分子量为8000～15000。
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/T5971一1994(2002)》，对上述实施例3～5制备得到的粘土稳定剂进行性能评价，并与其他2种油田用粘土稳定剂进行对照，其结果列于表中。
其中，OC101—江苏飞翔化工股份有限公司、LYPO-314—山东鲁岳化工有限公司，均为季阳离子按盐类粘土稳定剂。
上述结果表明，本发明提供的粘土稳定剂具有良好的抑制粘土膨胀的能力。
Claims (3)
1.双核共聚粘土稳定剂，其结构式为:
式中，x：y为1～10。
2.制备权利要求1所述的双核共聚粘土稳定剂的方法，具体操作步骤如下：
a、将丙烯醇聚氧乙烯醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵按摩尔比为1:1~10的比例，分别加入到溶剂内，反应物与溶剂的质量比为1：1～5；
b、向上述物质中通入高纯氮，排净氧气；
c、将b步骤制得的产物加热，升温到50～90℃，加入催化剂、其用量为：与反应物的质量比为0.002～0.02：1，该催化剂中过硫酸铵和亚硫酸钠的质量比为0.5～5.0：1，持续反应2～5小时；
d、在c步骤反应过程中检测反应产物的分子量，当分子量在8000～15000时，加入阻聚剂对苯二酚，其加入量为：与反应物的质量比为0.0005～0.005：1；即制得双核共聚粘土稳定剂；
其中：所述溶剂为乙醇、水或丙酮中的任意一种或其混合物。
3.权利要求l所述的双核共聚粘土稳定剂的应用，其与污水的质量比为0.1～2: 100。
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