CN105154034B - 一种防膨缩膨剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防膨缩膨剂，为乙二胺二乙酸盐溶液。乙二胺二乙酸盐溶液既避免了传统大阳离子抓捕桥堵的不利因素，也克服了小阳离子电荷密度小有效期短的不利因素，不但具有很好的粘土稳定作用，同时对已膨胀的粘土还有较好的收敛作用。加入氯化镁和/或氨基三亚甲基膦酸复配后的防膨缩膨剂的防膨缩膨效果更佳。本发明的防膨缩膨剂液体澄清透亮，防膨率可达95％以上，缩膨率可达35％以上，适用于预防和解决油田开发导致的粘土膨胀问题。

Description

一种防膨缩膨剂
技术领域
本发明属于粘土防膨技术领域，具体涉及一种防膨缩膨剂，用于解决油田开发导致的粘土膨胀问题。
背景技术
在油田开发中，钻井、固井、射孔、压裂、酸化及注水等作业，均有外来流体进入油层，由于外来流体与地层水的非一致性，导致地层中原有平衡的破坏，粘土矿物发生吸水膨胀、分散、迁移，使地层有效孔隙变小，乃至喉道被堵，造成油层渗透率降低，严重影响采油井产油和注水井注水。
国内粘土防膨剂的研究可以分为三个阶段，50年代到60年代后期主要用无机盐类来稳定粘土,如氯化钾；70年代主要用无机多核聚合物和阳离子表面活性剂来稳定粘土,如多核羟桥配离子(三价和三价以上的金属离子都可在一定条件下组成多核羟桥配离子)、季铵盐型活性剂、吡啶盐型活性剂等；在80年代以后，主要开展了用阳离子有机聚合物稳定粘土的研究和实验。按照阳离子聚合物的特征可以将有机聚合物粘土防膨剂分成三种结构类型：主链型，即阳离子位于聚合物的骨架上；侧链型，即阳离子位于聚合物的侧链上；杂环型,即在聚合物的骨架上含有一个环状结构，阳离子位于环上。
无机盐防膨剂有效期短，高价金属离子在地层中易产生沉淀；阳离子表面活性剂能引起水湿性砂岩表面润湿反转。阳离子聚合物是目前应用最广泛的粘土防膨剂。阳离子聚合物又分为大阳离子聚合物和小阳离子聚合物，其大小从链长和分子量上区分。大阳离子聚合物由于分子链较长，对粘土微粒有抓捕、缠绕作用，易形成较大团粒堵塞地层喉道，这种堵塞是不可逆的，因此大阳离子聚合物可用于孔隙度大、渗透率高的地层，在低渗透油田应用要慎重。小阳离子聚合物克服了大阳离子聚合物的缺点，在低渗透油田应用较好。
通常的防膨剂对已发生粘土膨胀的地层是无效的或效果甚微，油田开发中，不仅要对地层进行保护，许多情况下需要对已发生粘土膨胀的地层进行修复，因此防膨、缩膨技术就成为油层保护技术的新要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种防膨缩膨剂，用于解决油田开发导致的粘土膨胀问题，解决了现有防膨剂防膨效果不佳，且不具有对已膨胀粘土缩膨功能的问题。
本发明采用的技术方案是，一种防膨缩膨剂，为乙二胺二乙酸盐溶液。
本发明的进一步改进在于：
上述防膨缩膨剂除了乙二胺二乙酸盐溶液，还含有氯化镁溶液，乙二胺二乙酸盐溶液与氯化镁溶液以任意比例混合。
优选地，乙二胺二乙酸盐溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的20-50％，氯化镁溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的50-80％。
上述防膨缩膨剂除了乙二胺二乙酸盐溶液，还含有氨基三亚甲基膦酸，氨基三亚甲基膦酸的质量占防膨缩膨剂总质量的1-10％，乙二胺二乙酸盐溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的90-99％。
上述防膨缩膨剂除了乙二胺二乙酸盐溶液，还同时含有氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸，氨基三亚甲基膦酸的质量占防膨缩膨剂总质量的1-10％，乙二胺二乙酸盐溶液和氯化镁溶液以任意比例混合。
优选地，氨基三亚甲基膦酸的质量占防膨缩膨剂总质量的1-10％，乙二胺二乙酸盐溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的20-50％，余量为氯化镁溶液。
作为进一步的优选，上述乙二胺二乙酸盐溶液的浓度为30-70％，pH为7-8；氯化镁溶液的浓度为20-60％。
上述乙二胺二乙酸盐溶液的制备方法为：向冰醋酸水溶液中滴加乙二胺，并控制乙二胺和冰醋酸的摩尔比为1:1.6，在50±2℃温度下进行缩合反应，反应完成后用氨水调节pH到7-8，得到浓度为30-70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液。
本发明具有以下有益效果：本发明的防膨缩膨剂中的乙二胺二乙酸盐具有良好的防膨和缩膨效果，乙二胺二乙酸盐分子可解离出2个－N+基团，电荷密度大，无水化作用，与粘土晶层表面结合牢固，耐冲刷、耐稀释，抗水化作用强，既避免了大阳离子抓捕桥堵的不利因素，也克服了小阳离子电荷密度小有效期短的不利因素，不但具有很好的粘土稳定作用，同时对已膨胀的粘土还有较好的收敛作用。加入氯化镁和/或氨基三亚甲基膦酸复配后的防膨缩膨剂的防膨缩膨效果更佳。本发明的防膨缩膨剂液体澄清透亮，防膨率可达90％以上，缩膨率可达25％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明。
本发明提供了一种防膨缩膨剂，为乙二胺二乙酸盐溶液。
作为进一步的改进，上述防膨缩膨剂在乙二胺二乙酸盐溶液的基础上还含有氯化镁溶液，乙二胺二乙酸盐溶液与氯化镁溶液以任意比例混合。
优选地，该防膨缩膨剂乙二胺二乙酸盐溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的20-50％，氯化镁溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的50-80％。
作为进一步的改进，上述防膨缩膨剂在乙二胺二乙酸盐溶液的基础上还含有氨基三亚甲基膦酸，氨基三亚甲基膦酸的质量占防膨缩膨剂总质量的1-10％，乙二胺二乙酸盐溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的90-99％。
作为进一步的改进，上述防膨缩膨剂在乙二胺二乙酸盐溶液的基础上，还同时含有氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸，氨基三亚甲基膦酸的质量占防膨缩膨剂总质量的1-10％，乙二胺二乙酸盐溶液和氯化镁溶液以任意比例混合。
优选地，该防膨缩膨剂中，氨基三亚甲基膦酸的质量占防膨缩膨剂总质量的1-10％，乙二胺二乙酸盐溶液的质量占防膨缩膨剂总质量的20-50％，余量为氯化镁溶液。
作为优选，上述各种防膨缩膨剂中，乙二胺二乙酸盐溶液的浓度为30-70％，pH为7-8；氯化镁溶液的浓度为20-60％。
作为优选，上述乙二胺二乙酸盐溶液的制备方法为：向冰醋酸水溶液中滴加乙二胺，并控制乙二胺和冰醋酸的摩尔比为1:1.6，在50±2℃温度下进行缩合反应，反应完成后用氨水调节pH到7-8，得到浓度为30-70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液。
防膨缩膨剂中包含乙二胺二乙酸盐溶液、氯化镁溶液和/或氨基三亚甲基膦酸溶液时，只需将几者混合均匀即可。
使用本发明的防膨缩膨剂时，按照实际需要进行适当稀释即可直接用于黏土层。
实施例1
一种防膨缩膨剂，为浓度为10％的乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备过程为：在反应釜中加入水，再加冰醋酸，搅拌均匀，启动循环水后，按照冰醋酸和乙二胺1：1.6的比例滴加乙二胺，控制反应温度为50℃±2℃，约45min滴加完毕，静置0.5h，搅拌即得。
实施例2
一种防膨缩膨剂，为浓度为30％的乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备过程同实施例1。
实施例3
一种防膨缩膨剂，为浓度为50％的乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备过程同实施例1。
实施例4
一种防膨缩膨剂，为浓度为70％、pH为7-8的的乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备过程为：在反应釜中加入水，再加冰醋酸，搅拌均匀，启动循环水后，按照冰醋酸和乙二胺1：1.6的比例滴加乙二胺，控制反应温度为50℃±2℃，约45min滴加完毕，静置0.5h，搅拌10min后，再加入氨水调节pH到7-8即得。
实施例5
一种防膨缩膨剂，为浓度为90％、pH为7-8的的乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备过程同实施例4。
实施例6
一种防膨缩膨剂，为浓度为30％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液和浓度为20％的氯化镁溶液的混合液。氯化镁溶液的质量占总质量的50％，余量为乙二胺二乙酸盐溶液。
乙二胺二乙酸盐溶液的制备过程同实施例4，氯化镁溶液为20％的的氯化镁水溶液，将乙二胺二乙酸盐溶液和氯化镁溶液混合即得防膨缩膨剂。
实施例7
一种防膨缩膨剂，为浓度为50％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液和浓度为40％的氯化镁溶液的混合液。氯化镁溶液的质量占总质量的70％，余量为乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备方法同实施例6。
实施例8
一种防膨缩膨剂，为浓度为70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液和浓度为60％的氯化镁溶液的混合液。氯化镁溶液的质量占总质量的70％，余量为乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备方法同实施例6。
实施例9
一种防膨缩膨剂，为浓度为30％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸的质量占总质量的10％，余量为乙二胺二乙酸盐溶液。
乙二胺二乙酸盐溶液的制备过程同实施例4，将乙二胺二乙酸盐溶液和氨基三亚甲基膦酸混合即得防膨缩膨剂。
实施例10
一种防膨缩膨剂，为浓度为50％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸的质量占总质量的4％，余量为乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备方法同实施例9。
实施例11
一种防膨缩膨剂，为浓度为70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸的质量占总质量的1％，余量为乙二胺二乙酸盐溶液。
其制备方法同实施例9。
实施例12
一种防膨缩膨剂，为浓度为30％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液、浓度为60％的氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸占总质量的1％，乙二胺二乙酸盐溶液占总质量的20％，余量为氯化镁溶液。
乙二胺二乙酸盐溶液的制备过程同实施例4，将乙二胺二乙酸盐溶液、氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸混合即得防膨缩膨剂。
实施例13
一种防膨缩膨剂，为浓度为41％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液、浓度为56％的氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸占总质量的1％，乙二胺二乙酸盐溶液占总质量的30％，余量为氯化镁溶液。
其制备方法同实施例12。
实施例14
一种防膨缩膨剂，为浓度为70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液、浓度为40％的氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸占总质量的4％，乙二胺二乙酸盐溶液占总质量的50％，余量为氯化镁溶液。
其制备方法同实施例12。
实施例15
一种防膨缩膨剂，为浓度为10％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液、浓度为60％的氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸的混合液。氨基三亚甲基膦酸占总质量的4％，乙二胺二乙酸盐溶液占总质量的70％，余量为氯化镁溶液。
其制备方法同实施例12。
采用静态法对实施例2、4、6、9、12的防膨缩膨剂进行防膨率和缩膨率的测试。
由以上结果可知，本发明的防膨缩膨剂的防膨率可达95％以上，缩膨率可达35％以上，同时兼有良好的防膨和缩膨性能，适用于预防和解决油田开发导致的粘土膨胀问题，解决了现有防膨剂防膨效果不佳，且不具有对已膨胀粘土缩膨功能的问题。
本发明以上描述只是部分实施例，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种防膨缩膨剂，其特征在于，为乙二胺二乙酸盐溶液和氨基三亚甲基膦酸，氨基三亚甲基膦酸的质量占所述防膨缩膨剂总质量的1-10％，所述乙二胺二乙酸盐溶液的质量占所述防膨缩膨剂总质量的90-99％；
所述乙二胺二乙酸盐溶液的制备方法为：向冰醋酸水溶液中滴加乙二胺，并控制乙二胺和冰醋酸的摩尔比为1:1，在50±2℃温度下进行缩合反应，反应完成后用氨水调节pH到7-8，得到浓度为30-70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液。
2.一种防膨缩膨剂，其特征在于，为乙二胺二乙酸盐溶液、氯化镁溶液和氨基三亚甲基膦酸，所述氨基三亚甲基膦酸的质量占所述防膨缩膨剂总质量的1-10％，所述乙二胺二乙酸盐溶液的质量占所述防膨缩膨剂总质量的20-50％，余量为所述氯化镁溶液；
所述乙二胺二乙酸盐溶液的制备方法为：向冰醋酸水溶液中滴加乙二胺，并控制乙二胺和冰醋酸的摩尔比为1:1，在50±2℃温度下进行缩合反应，反应完成后用氨水调节pH到7-8，得到浓度为30-70％、pH为7-8的乙二胺二乙酸盐溶液。
3.根据权利要求2所述的防膨缩膨剂，其特征在于，所述氯化镁溶液的浓度为20-60％。
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