CN105950130A - 一种长效粘土稳定剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长效粘土稳定剂及其制备方法，属于油田化工技术领域；该长效稳定剂由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物0.5％～1.5％、氯化铵1％～2％，余量为水。该长效粘土稳定剂，各组分相互配合，协同作用，大幅降低了储层的水敏、水锁伤害，保护储层免受外来工作液侵入伤害，满足了低孔低渗储层、强水敏储层在施工作业过程中油层保护的要求，解决了不配伍的外来流体进入储层后造成储层的粘土膨胀、运移和堵塞的问题；该长效粘土稳定剂防膨性、耐冲刷性等性能指标高，用量少，性能好，对岩心伤害小，成本较低，具有良好的应用性能及经济效益。

Description

一种长效粘土稳定剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化工技术领域，具体涉及一种长效粘土稳定剂及其制备方法。
背景技术
粘土稳定剂是一种可以有效防止粘土矿物质的水化膨胀和分散转移的物质，粘土稳定剂的研究可分为三个阶段：在二十世纪50年代到60年代后期主要用无机盐来稳定粘土，这类粘土稳定剂不可能像聚合物那样产生多点吸附，因此对粘土运移效果不明显，虽然其价格低廉，短期防膨效果好，但其缺点也极为明显，防膨有效期短，且对抑制微粒运移效果差；在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，其防膨有效期较无机盐类稳定期长，能防止微粒运移，但其耐酸性差，不适合于碳酸盐含量高的地层，只可以在弱酸条件下使用；在80年代以后，主要开展了用阳离子有机聚合物粘土稳定剂的研究，它是通过氢键和静电吸力将微粒与地层表面链接起来而抑制微粒的运移，但它最大的缺点是能使储层的水润湿性变为油润湿性，可使水的相对渗透率下降。
粘土稳定剂对于油层的保护作用就是防止储层内粘土矿物的水化膨胀和分散转移，堵塞渗流孔道，导致渗透率降低，降低油田开发效果。近年来，我国各大油田已很重视粘土稳定剂的运用，特别是在低孔低渗油田开发过程中，普遍使用粘土稳定剂并取得了良好的社会效益和经济效益。但是，国内油田目前面临后备储量不足，老区产量递减快，稳产难度大的严峻形势，转向物性较差的油层开发，针对低孔低渗储层或储层强水敏储层，在射孔、压井、洗井、检泵、酸化、压裂、堵水和调剖等措施作业过程中，不配伍的外来流体进入储层后会造成储层的敏感性伤害，致使产量或注入量降低。首先，这些不配伍的外来流体进入储层后，将破坏储层原有的平衡状态，从而导致油层中的粘土矿物膨胀、分散和运移等，进而堵塞地层孔喉，造成渗透率下降，影响产油或注水；其次，一些阳离子高分子聚合物粘土稳定剂应用于酸化过程中时极易引起地层的二次伤害，这是因为它们分子量过大会堵塞地层，减小地层渗透率，从而降低油相的渗透率；此外，每一种粘土稳定剂都有最适宜的使用浓度和最高的使用温度，超过这个浓度和温度范围效果不理想。目前高分子聚合物粘土稳定剂耐温耐盐性能较差。
现有技术中常用的稳定剂如粘土稳定剂JS-7，虽然也具有一定的油层保护作用，但是其价格昂贵，平均每吨售价13000元以上，导致生产成本增加。现有技术中，CN104371687A公开了一种油田用粘土稳定剂，其组分含量质量百分配比为：小阳离子表面活性剂10％-20％、氯化钾7％-15％、异丙醇2％-8％、去离子水65-80％；该粘土稳定剂虽然具有一定的防膨作用，但是使用的化学原料较多，成本高，且小阳离子表面活性剂反应复杂、条件苛刻，容易增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长效粘土稳定剂，所用原料少，成本较低，岩心伤害率较小。
本发明的第二个目的在于提供一种长效粘土稳定剂的制备方法。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种长效粘土稳定剂，由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物0.5％～1.5％、氯化铵1％～2％，余量为水。
所述二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物分子量为20万～400万。
所述的水为清水或地层水。
一种上述的长效粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加水混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所述混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
步骤1)中，加水的质量占所述长效稳定剂总质量的40％～60％。
本发明的长效粘土稳定剂，利用二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物作为主剂，抑制储层中的粘土膨胀，防止储层水敏伤害，其防膨率能达到92％以上，且耐冲刷度是常规防膨剂的10倍以上；液体在储层毛管中流动受到毛管阻力，降低储层的水锁伤害，提高工作液的渗流能力。
本发明的长效粘土稳定剂，由二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物、氯化铵与水组成，各组分相互配合，协同作用，使长效粘土稳定剂具有较高的防膨率和较强的耐冲刷度，同时可降低工作液的表面张力，提高了工作液的渗流能力；通过二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和氯化铵的协同作用，大幅降低了储层的水敏、水锁伤害，达到保护储层免受外来工作液侵入伤害的目的，满足了低孔低渗储层、强水敏储层在施工作业过程中油层保护的要求，可用于油田生产过程中油水井的射孔、压井、洗井、检泵、注水井防膨预处理等措施的工作液，也可作为酸化、压裂、堵水、调剖等措施工作液中的一种添加剂，解决了不配伍的外来流体进入储层后造成储层的粘土膨胀、运移和堵塞的问题，起到保护地层、防止作业过程中地层受到伤害的作用。
本发明的长效粘土稳定剂，相比常规粘土稳定剂来说，防膨率高，达到92％以上，常规油层保护剂防膨率在70％～90％之间；室内岩心流动实验表明，本发明的长效粘土稳定剂的渗透率恢复能达到110％，常规粘土稳定剂在75％～90％之间。该长效粘土稳定剂防膨性、耐冲刷性等性能指标高，原料组分种类少，用量少，性能好，成本较低，具有良好的经济效益及推广价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式中，所用二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的分子量为20万～400万。
实施例1
本实施例的长效粘土稳定剂，由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物0.5％、氯化铵1.0％，余量为水。
本实施例的长效粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加入质量占长效粘土稳定剂总质量40％的水中，混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所得混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
实施例2
本实施例的长效粘土稳定剂，由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物0.8％、氯化铵1.0％，余量为水。
本实施例的长效粘土稳定剂的制备方法，包括下列步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加入质量占长效粘土稳定剂总质量55％的水中，混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所得混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
实施例3
本实施例的长效粘土稳定剂，由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物1.0％、氯化铵1.0％，余量为水。
本实施例的长效粘土稳定剂的制备方法，包括下列步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加入质量占长效粘土稳定剂总质量60％的水中，混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所得混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
实施例4
本实施例的长效粘土稳定剂，由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物1.0％、氯化铵1.5％，余量为水。
本实施例的长效粘土稳定剂的制备方法，包括下列步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加入质量占长效粘土稳定剂总质量45％的水中，混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所得混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
实施例5
本实施例的长效粘土稳定剂，由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物1.5％、氯化铵2.0％，余量为水。
本实施例的长效粘土稳定剂的制备方法，包括下列步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加入质量占长效粘土稳定剂总质量50％的水中，混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所得混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
实验例1
本试验例对实施例1-5所得长效粘土稳定剂在常温范围内的防膨率进行测定。防膨率测定参照SY/T5971-94注水用粘土稳定剂评价方法测定，实验仪器为0412-1离心机。
其中，对比例1的粘土稳定剂由以下质量百分比的组成：粘土稳定剂BSA-101 0.2％、NH4Cl 1％，余量为水。
表1粘土稳定剂溶液防膨率
粘土稳定剂 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
防膨率，％ 88 90.0 90.8 91.3 92.5 93.7
以上实验结果表明，实施例1-5所得长效粘土稳定剂的防膨率均在90％以上，具有良好的防膨效果。
实验例2
本试验例对实施例1-5所得长效粘土稳定剂的渗透性能进行评价。参照SY/T5358-2010储层敏感性流动实验评价方法考察实施例1-5所得粘土稳定剂对岩心伤害情况。
实验内容：将饱和岩心K0装入流动实验装置中，注入3PV盐水，待压力稳定后，测定流量，记录压差，计算渗透率K1；注入实验对象，注入5PV后，改注入水，注入180PV后，测流量和压差，计算渗透率K2。
结果如表2所示。其中，对比例2为含NH4Cl质量浓度为2％的水溶液。
表2粘土稳定剂岩心流动实验结果
表2为预处理液长效稳定性评价试验结果，从表2可以看出，岩心中注入本发明的长效粘土稳定剂后，再注清水对岩心渗透率基本无伤害，注清水20PV后相对渗透率仍保持在95％以上，注水180PV后相对渗透率平均保持在75％以上，达到了保护油层目的。
岩心伤害率计算公式D＝(K0-K1)/K0×100％。结果如表3所示。
表3粘土稳定剂岩心伤害率实验结果
从表3可以看出，不加粘土稳定剂，直接注水，对岩心伤害率很大，达到92.7％；本发明的粘土稳定剂的伤害率仅为3％，而单独采用氯化铵水溶液的岩心伤害率为45％，说明本发明的长效粘土稳定剂具有很好的适应性。

Claims (3)

1.一种长效粘土稳定剂，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物0.5％～1.5％、氯化铵1％～2％，余量为水。
2.一种如权利要求1所述的长效粘土稳定剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)取配方量的二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物，加水混合均匀后，得混合物；
2)取步骤1)所述混合物，加入配方量的氯化铵和剩余的水，混合均匀，即得。
3.根据权利要求2所述的长效粘土稳定剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，加水的质量占所述长效稳定剂总质量的40％～60％。
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