CN105860056A - 一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，向反应釜内加入一定比例的聚乙二醇和亚硫酰氯，加入碱溶液调节溶液pH，加热回流反应得到聚氯代乙烷，向反应釜中加入一定比例的聚氯代乙烷和氨水，升温、反应得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物，将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加乙二胺和酸液，得到粘稠的黄色液体混合物，加入无机盐混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂。本发明所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂对黏土膨胀、分散和运移有良好的抑制作用，具有优良的黏土防膨能力，溶解性好、有效期长，对设备无腐蚀、合成成本低，合成方法简单，具有良好的市场应用价值。

Description

一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法
技术领域
本发明属于深井用的压裂酸化液体系施工技术领域，尤其涉及一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法。
背景技术
随着油田开采程度过度开采，较易开采油层日趋减少。目前向深井及非常规油气藏开采油气方向发展。这些油气藏表现埋藏深、渗透率低、温度高等特点。进行压裂及酸化改造工作仍然是这类油气藏开采过程中最有效的增产措施技术。而黏土稳定剂是压裂及酸化液体系中不可缺少的核心添加剂，其作用是能够有效抑制黏土膨胀，改善体系性能，增加地层渗透率，提高油气产量必要手段。因此研究压裂酸化用黏土稳定剂具有广阔的市场前景和市场需求，而国内市场用的黏土稳定剂虽已有一些种类，但随着油气藏埋藏深、温度高、出砂多、黏土微粒运移频繁等特点，亟待需要研发并升级压裂酸化用抗高温黏土稳定剂产品及相关体系。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，以解决黏土膨胀、粘土微粒运移频繁、稳定性差、地层渗透率低，油气产量低等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应釜加入聚乙二醇和亚硫酰氯的混合物，聚乙二醇和亚硫酰氯摩尔比为1:1.2～1：1.5，混合均匀后加入碱溶液调节溶液pH至8～10，升温至75～85℃加热回流反应3～5h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)在氮气保护下，向反应釜中加入经步骤(1)制得的中间体聚氯代乙烷和氨水，聚氯代乙烷和氨水的摩尔比为1:4～1：6，升温至110～120℃，反应4～6h，停止加热，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加乙二胺，乙二胺与固体混合物的摩尔比为0.5：1～1.5：1，混合均匀，再加入酸液，酸液与聚乙二胺、氯化铵、乙二胺与水的混合溶液的摩尔比为2:1～4:1，常温反应1～2小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向所述步骤(3)得到的粘稠的黄色混合物中加入无机盐混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂。
进一步的，所述步骤(1)中聚乙二醇的分子量为400、2000、3000、6000、8000、12000中的一种。
进一步的，所述步骤(1)中碱溶液的浓度为0.5～2mol/L，所述碱为碳酸钠、碳酸氢钠、吡啶中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述步骤(3)中的酸液为盐酸、醋酸中的一种。
进一步的，所述盐酸的浓度为36％～38wt％，所述醋酸溶液的浓度为10～50wt％。
进一步的，所述步骤(3)中乙二胺与固体混合物的摩尔比为1:1。
进一步的，所述步骤(3)中酸液与聚乙二胺、氯化铵、乙二胺与水的混合溶液的摩尔比为3:1。
进一步的，步骤(4)中所述的蒸干水分和溶剂的温度条件为102℃～108℃。
进一步的，所述步骤(4)中无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铝中的一种或两种以上的混合物。
相对于现有技术，本发明所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法具有以下优势：
(1)本发明所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂对黏土膨胀、分散和运移有良好的抑制作用，具有优良的黏土防膨、稳定能力，溶解性好、有效期长，对设备无腐蚀、合成成本低，合成方法简单，具有良好的市场应用价值。
(2)本发明所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的分子量控制在500～12000之间，属于低分子量聚合物，具有更强的抑制黏土微粒运移和膨胀的作用。
(3)与现有技术相比，该压裂酸化用抗高温黏土稳定剂耐温达到180℃，能够显著提高压裂酸化液体系抑制黏土膨胀的性能，同时与体系其它处理剂配伍性良好；当在体系中加入量为1wt％时，防膨率大于90％，显示出良好的黏土防膨性能，适用于深井及非常规油气藏开采油气中。
具体实施方式
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1：
(1)向反应釜内加入摩尔比为1:1.5的聚乙二醇(分子量为3000)和亚硫酰氯，混合均匀后滴加吡啶调节溶液pH＝8，升温至78℃，加热回流反应5h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)将经步骤(1)制备的中间体聚氯代乙烷加入到反应器容器中，通入氮气保护条件下，向容器中加入氨水溶液，所述中间体聚氯代乙烷和所述氨水的摩尔比为1:4，升温至115℃，反应5h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加与所述固体混合物同等摩尔数的乙二胺，充分混合均匀后，再加入3倍于所述混合溶液总摩尔数的盐酸，盐酸的质量分数为36.5wt％，常温反应1.5小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向经步骤(3)制备的粘稠的黄色混合溶液中加入混合溶液总质量的60％的氯化钾并混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂产品。
该压裂酸化用抗高温黏土稳定剂在压裂液中添加量为1wt％，井内温度160℃时，其防膨胀率为93.8％。
实施例2：
(1)向反应釜内加入摩尔比为1:1.2的聚乙二醇(分子量为12000)和亚硫酰氯，混合均匀后滴加1mol/L碳酸钠溶液调节溶液pH至10，升温至80℃，加热回流反应4h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)将经步骤(1)制备的中间体聚氯代乙烷加入到反应器容器中，通入氮气保护条件下，向容器中加入氨水溶液，所述中间体聚氯代乙烷和所述氨水的摩尔比为1:6，升温至120℃，反应5h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加与所述固体混合物同等摩尔数的乙二胺，充分混合均匀后，再加入三倍于所述混合溶液总摩尔数的醋酸溶液，醋酸溶液的质量分数为30wt％，常温反应1小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向经步骤(3)制备的粘稠的黄色混合溶液中加入混合溶液总质量的70％的氯化钾并混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂产品。
该压裂酸化用抗高温黏土稳定剂在压裂液中添加量为1wt％，井内温度160℃时，其防膨胀率为91.1％。
实施例3：
(1)向反应釜内加入摩尔比为1:1.4的聚乙二醇(分子量为400)和亚硫酰氯，混合均匀后滴加2mol/L碳酸氢钠溶液调节溶液pH至9，升温至75℃，加热回流反应3h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)将经步骤(1)制备的中间体聚氯代乙烷加入到反应器容器中，通入氮气保护条件下，向容器中加入氨水溶液，所述中间体聚氯代乙烷和所述氨水的摩尔比为1:5，升温至110℃，反应6h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加与所述固体混合物同等摩尔数的乙二胺，充分混合均匀后，再加入三倍于所述混合溶液总摩尔数的醋酸溶液，醋酸溶液的质量分数为40wt％，常温反应2小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向经步骤(3)制备的粘稠的黄色混合溶液中加入混合溶液总质量的80％的氯化钾和氯化钠并混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂产品。
该压裂酸化用抗高温黏土稳定剂在酸化液中添加量为1wt％，井内温度160℃时，其防膨胀率为90.3％。
实施例4：
(1)向反应釜内加入摩尔比为1:1.3的聚乙二醇(分子量为2000)和亚硫酰氯，混合均匀后滴加1mol/L碳酸钠溶液调节溶液pH至10，升温至80℃，加热回流反应4.5h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)将经步骤(1)制备的中间体聚氯代乙烷加入到反应器容器中，通入氮气保护条件下，向容器中加入氨水溶液，所述中间体聚氯代乙烷和所述氨水的摩尔比为1:5.5，升温至120℃，反应5h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加与所述固体混合物同等摩尔数的乙二胺，充分混合均匀后，再加入三倍于所述混合溶液总摩尔数的盐酸，盐酸的质量分数为36.5wt％，常温反应1.5小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向经步骤(3)制备的粘稠的黄色混合溶液中加入混合溶液总质量的70％的氯化钾并混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂产品。
该压裂酸化用抗高温黏土稳定剂在压裂液中添加量为1wt％，井内温度160℃时，其防膨胀率为92.3％。
实施例5：
(1)向反应釜内加入摩尔比为1:1.35的聚乙二醇(分子量为6000)和亚硫酰氯，混合均匀后滴加吡啶调节溶液pH＝8，升温至75℃，加热回流反应5h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)将经步骤(1)制备的中间体聚氯代乙烷加入到反应器容器中，通入氮气保护条件下，向容器中加入氨水溶液，所述中间体聚氯代乙烷和所述氨水的摩尔比为1:4.5，升温至115℃，反应5h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加与所述固体混合物同等摩尔数的乙二胺，充分混合均匀后，再加入三倍于所述混合溶液总摩尔数的醋酸溶液(35wt％)，常温反应2小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向经步骤(3)制备的粘稠的黄色混合溶液中加入混合溶液总质量的70％的氯化钾和氯化钠并混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂产品。
该压裂酸化用抗高温黏土稳定剂在酸化液中添加量为1wt％，井内温度160℃时，其防膨胀率为93.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)向反应釜加入聚乙二醇和亚硫酰氯的混合物，聚乙二醇和亚硫酰氯摩尔比为1：1.2～1：1.5，混合均匀后加入碱溶液调节溶液pH至8～10，升温至75～85℃，加热回流反应3～5h，得到中间体聚氯代乙烷；
(2)在氮气保护下，向反应釜中加入经步骤(1)制得的中间体聚氯代乙烷和氨水，聚氯代乙烷和氨水的摩尔比为1:4～1：6，升温至110～120℃，反应4～6h，得到聚乙二胺和氯化铵的固体混合物；
(3)将聚乙二胺和氯化铵的固体混合物溶解于水中，向溶液中滴加乙二胺，乙二胺与固体混合物的摩尔比为0.5：1～1.5：1，混合均匀，再加入酸液，酸液与聚乙二胺、氯化铵、乙二胺与水的混合溶液的摩尔比为2:1～4:1，常温反应1～2小时，得到粘稠的黄色液体混合物；
(4)向所述步骤(3)得到的粘稠的黄色液体混合物中加入无机盐混合均匀，蒸干水分和溶剂，即得到压裂酸化用抗高温黏土稳定剂。
2.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中聚乙二醇的分子量为400、2000、3000、6000、8000、12000中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中碱溶液的浓度为0.5～2mol/L，所述碱为碳酸钠、碳酸氢钠、吡啶中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的酸液为盐酸、醋酸中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述盐酸的浓度为36％～38wt％，所述醋酸溶液的浓度为10～50wt％。
6.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中乙二胺与固体混合物的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中酸液与聚乙二胺、氯化铵、乙二胺与水的混合溶液的摩尔比为3:1。
8.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的蒸干水分和溶剂的温度条件为102℃～108℃。
9.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用抗高温黏土稳定剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铝中的一种或两种以上的混合物。
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