CN110577826B - 一种防膨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防膨剂及其制备方法，属于固结型防膨剂，包括如下重量份的原料：20‑30份苄基氯化铵、5‑10份硅烷偶联剂、1‑2份的盐酸、40‑60份有机溶剂，是根据高泥质油藏的特性，针对性的采用了特殊的原料配比，采用可以实现将有机物与无机物进行有效结合的硅烷偶联剂，将具有正电荷的阳离子表面活性剂长效固结在晶层表面，从而避免了正电荷被水取代，形成稳定的化学键，提高与晶层间的结合力，使之不易脱落，从而达到长效防膨的目的。

Description

一种防膨剂及其制备方法

技术领域

本发明属于防膨剂技术领域，具体涉及一种防膨剂及其制备方法。

背景技术

粘土矿物广泛存在于油层中，全世界97%左右的油层都不同程度地含有粘土矿物。通常当油藏含粘土5%-20%时，则认为它是粘土含量较高的油层如果在油气开发过程中措施不当，就会造成粘土矿物的水化膨胀和分散运移，从而堵塞地层孔隙结构的喉部，降低地层的渗透性，造成油气层损害。在膨胀过程中，粘土把水吸入到晶体结构中，导致粘土体积的增加，从而堵塞地层孔道；在运移过程中，粘土物质被外来液体分散，或为产出液所携带，在毛细管的孔隙喉道处形成桥阻或节流点，易导致地层渗透率的下降。对于存在粘土含量高、较强水敏性的储层，只要有水基工作液的侵入，就有可能引起水敏伤害。因此有针对性地使用适合地层特点的防膨剂，可减少储层的水敏伤害，对于整个储层的持续、高效开发有及其重要的意义。

高泥质油藏因粘土遇水侵入，原有晶层之间的正电荷被水取代从而相互推散，导致晶层之间的正负电荷吸引力下降，膨胀堵塞地层，造成渗透率下降，损失产量。现有技术中多采用防膨剂来抑制膨胀，原有的防膨剂体系多以氯化钾、氯化铵以及其它有机正电荷离子为主，通过正负电荷吸附来防止粘土膨胀。但注入的正电荷离子（如K+、NH4+）在晶层之间不稳定，靠正负电荷吸引力聚拢晶层，稳定程度弱，会再次被水取代，失去防膨效果，防膨有效期短。

专利公开号为CN102391853A、CN104212429A、CN105154034A、 CN103865507A、CN105647509A等多个防膨剂的制备方法，均属于提供了一种在地层中依靠正负电荷吸引来实现防膨的方法，未能从根本上改变注入的正电荷会被水再次取代从而失去防膨效果的技术不足。

发明内容

本发明提供一种防膨剂及其制备方法，解决现有的防膨剂单一依靠正负电荷吸引来实现防膨，防膨效果差的弊端，能够充分延长防膨的有效期，提高寿命，节约成本。

具体技术方案如下：

一种防膨剂，包括如下重量份的原料：20-30份苄基氯化铵、5-10份硅烷偶联剂、1-2份的盐酸、40-60份有机溶剂。

优选的，包括如下重量份的原料：24份苄基氯化铵、7份硅烷偶联剂、2份的盐酸、45份有机溶剂。

优选的，所述苄基氯化铵为苄基三甲基氯化铵、氯化二甲基苄基烃铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。

优选的，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。

优选的，所述的有机溶剂为丙酮或乙醇中的一种。

优选的，包括如下步骤：

1）按重量份称取各原料；

2）在反应釜中加入一半称取的重量份数的有机溶剂，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀加入苄基氯化铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴加时间为5min，滴完后将混合液升温至70℃，得到反应液A；

3）在烧杯中加入余量有机溶剂，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴入硅烷偶联剂，滴加时间为10min，滴完后在1000转/分下充分搅拌30min，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃；

4）将步骤3）制备的硅烷偶联剂溶液A在70℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴加到步骤2）制备的反应液A中，滴加时间为30min，然后反应4h，得到一种固结型长效防膨剂。

一种防膨剂在高泥质油藏中的应用。

有益效果：

1.本发明公布了一种固结型长效防膨剂及其制备方法，根据高泥质油藏的特性，针对性的采用了特殊的原料配比，采用可以实现将有机物与无机物进行有效结合的硅烷偶联剂，将具有正电荷的阳离子表面活性剂长效固结在晶层表面，从而避免了正电荷被水取代，形成稳定的化学键，提高与晶层间的结合力，使之不易脱落，从而达到长效防膨的目的。

2.本发明采用了“在反应釜中加入一半称取的重量份数的有机溶剂，均匀加入苄基氯化铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴完后将混合液升温得到反应液A；在烧杯中加入余量有机溶剂，搅拌，均匀滴入硅烷偶联剂，充分搅拌，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃”的技术方案，能够有效抑制高泥质油藏与水接触时水进入晶层内部的程度，避免了可交换阳离子的解离，不会在晶层表面建立扩散双电层，保证了晶层的正常的电性，有效抑制膨胀。

3.本发明经过特殊的原料配比和原料组合，通过在粘土晶层间固结稳定的正电荷离子，可以有效减小毛细管阻力，降低油水界面张力，实现活性降压，摆脱了单一依靠正负电荷吸引来实现防膨的弊端，能够充分延长防膨的有效期，提高寿命，节约成本。

具体实施方式

本发明的防膨剂在高泥质油藏中进行应用。

实施例1：

本实施例的防膨剂，包括如下重量份的原料：20份苄基三甲基氯化铵、5份乙烯基三乙氧基硅烷、1份盐酸、50份丙酮。

本实施例所述的防膨剂的制备方法，包括如下步骤：

1）按重量份称取各原料；

2）在反应釜中加入25份丙酮，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀加入苄基氯化铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴加时间为5min，滴完后将混合液升温至70℃，得到反应液A；

3）在烧杯中加入25份丙酮，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴入乙烯基三乙氧基硅烷，滴加时间为10min，滴完后在1000转/分下充分搅拌30min，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃；

4）将步骤3）制备的硅烷偶联剂溶液A在70℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴加到步骤2）制备的反应液A中，滴加时间为30min，然后反应4h，得到一种固结型长效防膨剂。

实施例2：

本实施例的防膨剂，包括如下重量份的原料：24份氯化二甲基苄基烃铵、7份乙烯基三甲氧基硅烷、2份盐酸、45份乙醇。

本实施例所述的防膨剂的制备方法，包括如下步骤：

1）按重量份称取各原料；

2）在反应釜中加入22.5重量份数的乙醇，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀加入氯化二甲基苄基烃铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴加时间为5min，滴完后将混合液升温至70℃，得到反应液A；

3）在烧杯中加入余量乙醇，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴入乙烯基三甲氧基硅烷，滴加时间为10min，滴完后在1000转/分下充分搅拌30min，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃；

4）将步骤3）制备的硅烷偶联剂溶液A在70℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴加到步骤2）制备的反应液A中，滴加时间为30min，然后反应4h，得到一种固结型长效防膨剂。

实施例3：

本实施例的防膨剂，包括如下重量份的原料：30份十二烷基二甲基苄基氯化铵、10份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、1份盐酸、55份乙醇。

本实施例所述的防膨剂的制备方法，包括如下步骤：

1）按重量份称取各原料；

2）在反应釜中加入27.5重量份数的乙醇，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀加入十二烷基二甲基苄基氯化铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴加时间为5min，滴完后将混合液升温至70℃，得到反应液A；

3）在烧杯中加入余量乙醇，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴入乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，滴加时间为10min，滴完后在1000转/分下充分搅拌30min，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃；

4）将步骤3）制备的硅烷偶联剂溶液A在70℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴加到步骤2）制备的反应液A中，滴加时间为30min，然后反应4h，得到一种固结型长效防膨剂。

实施例4：

本实施例的防膨剂，包括如下重量份的原料：28份十四烷基二甲基苄基氯化铵、8份γ―氨丙基三乙氧基硅烷、2份盐酸、60份丙酮。

本实施例所述的防膨剂的制备方法，包括如下步骤：

1）按重量份称取各原料；

2）在反应釜中加入30份的丙酮，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀加入十四烷基二甲基苄基氯化铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴加时间为5min，滴完后将混合液升温至70℃，得到反应液A；

3）在烧杯中加入余量丙酮，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴入γ―氨丙基三乙氧基硅烷，滴加时间为10min，滴完后在1000转/分下充分搅拌30min，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃；

4）将步骤3）制备的硅烷偶联剂溶液A在70℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴加到步骤2）制备的反应液A中，滴加时间为30min，然后反应4h，得到一种固结型长效防膨剂。

性能测试：

（1） 防膨率测定

分别取实施例1-4以及对比例制备得到的固结型长效防膨剂取5ml，以去离子水或蒸馏水稀释到100ml，按照标准进行钠膨润土防膨率测定，实验结果如下表所示。其中对比例1的其他原料配比及实验步骤同实施例1,不同之处在于，将苄基三甲基氯化铵替换为氯化钾；对比例2将苄基三甲基氯化铵替换为氯化铵。

从上表可以看出，经过本发明制备得到的防膨剂，防膨率均在96%以上，对比例中将苄基三甲基氯化铵替换为常规的氯化钾和氯化铵，防膨率明显下降，这表明本发明制备得到的防膨剂能够，将具有正电荷的阳离子表面活性剂长效固结在晶层表面，形成稳定的化学键，提高与晶层间的结合力，避免依靠正负电荷吸引从而使注入的正电荷被水再次取代的弊端。

（2）耐水洗测试

称取0.05g膨润土粉，装入离心管中，加入实施例1-4制备得到的固结型防膨剂，摇匀后在室温下静置2小时，然后进行离心15min，将离心后的上清液吸出，加蒸馏水，静置2h，再放到离心机中，离心15min，重复8次，测定耐水洗率。实验结果如下表所示。

从上表能够看出，经过本发明制备得到的防膨剂，在经过10次水洗之后，耐水洗率均大于95%，表明耐水洗性能良好。

（3）岩心静态失重实验

实验选用东营胜利油田天然岩心，经粉碎、过筛后，取40目的岩心颗粒，105℃烘干2h。称取10.00g放于锥形瓶中，分别加入实施例1-4的防膨剂溶液50mL，在60℃恒温下浸泡2h，冷却后，滤出岩心颗粒，烘干，过40目筛，称筛上剩余岩心颗粒质量，计算岩心失重率。

从上表能够看出，经过本发明制备得到的防膨剂，具有较低的失重率。

（4）粘土防膨剂配伍性实验

实验采用标准盐水配制不同浓度的粘土防膨剂溶液，在45℃下密封静置，并观察溶液是否有沉淀或浑浊现象，实验结果如下表所示。对比例为公开号是CN102391853A的防膨剂。

从上表可以看出，经过本发明制备得到的固结型长效防膨剂，在10天之后配伍性能良好，而对比例的防膨剂在第10d的时候就出现浑浊，15d时已经完全呈现不透明状，且有沉淀。这表明本发明的固结型防膨剂优于现有技术中的防膨剂的配伍性能。

（5）热稳定性

称取0.5g膨润土置于l0mL带刻度的离心管内，加入一定浓度的经过本发明制备得到的防膨剂，同时设置对比试验，对比例1加入煤油摇匀，对比例2为公开号是CN104212429A的防膨剂，分别在 20℃、30℃、40℃、50℃、60℃条件下预膨胀24h，然后用离心机以1500r/min 转速离心15min，计算防膨率。实验结果如下表所示。

从上表可以看出，当温度在20℃至60℃之间变化时，防膨率也随之改变。随着温度的升高，其防膨率呈现先增大后减小的趋势；但是经过本发明制备得到的防膨剂随着温度的升高其防膨率变化较小，说明本发明制备得到的防膨剂对温度的适应性较好。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种防膨剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：20-30份苄基氯化铵、5-10份硅烷偶联剂、1-2份的盐酸、40-60份有机溶剂；所述苄基氯化铵为苄基三甲基氯化铵、氯化二甲基苄基烃铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵中的一种；所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种；所述的有机溶剂为丙酮或乙醇中的一种；

所述防膨剂的制备方法，包括如下步骤：

1）按重量份称取各原料；

2）在反应釜中加入一半称取的重量份数的有机溶剂，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀加入苄基氯化铵，混匀后，将盐酸匀速滴入混合液中，滴加时间为5min，滴完后将混合液升温至70℃，得到反应液A；

3）在烧杯中加入余量有机溶剂，在常温25℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴入硅烷偶联剂，滴加时间为10min，滴完后在1000转/分下充分搅拌30min，然后将得到的硅烷偶联剂溶液A升温至70℃；

4）将步骤3）制备的硅烷偶联剂溶液A在70℃、1000转/分的搅拌速度下，均匀滴加到步骤2）制备的反应液A中，滴加时间为30min，然后反应4h，得到一种固结型长效防膨剂。

2.如权利要求1所述的防膨剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：24份苄基氯化铵、7份硅烷偶联剂、2份的盐酸、45份有机溶剂。