CN113088265A - 一种抗高温高效粘土稳定剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗高温高效粘土稳定剂，主要含3种物质：有机胺、十六烷基三甲基氯化胺和氯化钾。本发明提供的粘土稳定剂抗温可达300℃，不仅防膨能力强，还兼具缩膨能力。可以应用于注水、酸化、压裂，也可以应用于稠油热采中。

Description

一种抗高温高效粘土稳定剂

技术领域

本发明属于采油工程技术领域，涉及到一种抗高温高效粘土稳定剂。

背景技术

粘土矿物广泛存在于油层中，全世界97％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。如果在开发过程中措施不当，就会造成粘土矿物膨胀、分散和运移，从而堵塞地层孔隙结构的喉部，降低地层的渗透性，产生地层损害。为了保护油气地层的渗透性，必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。

粘土稳定剂根据不同的结构及所使用的化学药品的不同在这方面的研制大致可以分为三个阶段：①50年代到60年代后期，主要用无机盐类来稳定粘土；②70年代用无机多核聚合物和阳离子表面活性剂来稳定粘土；③80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。

无机盐是非永久性粘土稳定剂，在采油过程中，地层水中的钠离子将重新取代这些离子，当其浓度减少到一定程度时稳定粘土的作用就会消失。

无机盐后又开发使用了羟基铝、羟基铁、羟基锆等无机阳离子聚合物粘土稳定剂，其稳定粘土的机理是三价和三价以上的金属离子(如A1³⁺、Cr³⁺、Zr³+、Z^r4+、Ti⁴⁺等)在一定条件下解离出多核羟桥络离子，这种络离子具有很高的正电价并且结构与粘土相似，能紧密吸附在粘土表面上，减少粘土表面的负电性，有效地控制粘土膨胀和微粒地运移，能处理大面积的储层。无机阳离子聚合物稳定粘土的有效期比无机盐长，但耐酸性差，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。

阳离子表面活性剂由于在水中可以解离出有表面活性的阳离子，能吸附在粘土颗粒的表面上，中和粘土表面的负电荷，所以可作为防膨剂。但阳离子表面活性剂作粘土防膨剂时易与其它阴离子化学药剂反应产生沉淀。另外，其最大的缺点是使储层的水润湿性变为油润湿性，导致水的相对渗透率下降。

有机阳离子聚合物是含氮、硫和磷的聚合物。用的较多是聚季铵盐类物质，它在水中解离产生高正电价的高分子阳离子，可以同时与多个粘土颗粒形成多点吸附，吸附后，在粘土颗粒的表面形成一层吸附保护膜，防止粘土颗粒的膨胀与运移。但是该类物质目前普遍存在着不耐高温，防膨性能不够的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗高温高效粘土稳定剂。

本发明的目的通过以下技术方案来实现的：抗高温高效粘土稳定剂，其特征在于它主要含3种物质：有机胺、十六烷基三甲基氯化胺和氯化钾。

一般地，所述的有机胺分子结构如下：

m:1~4；n: 1~4。

进一步地，抗高温高效粘土稳定剂，有机胺、十六烷基三甲基氯化胺、氯化钾的质量百分比含量分别是：有机胺：10-35%，十六烷基三甲基氯化铵5-25%，氯化钾：1-10%，余量为水。

进一步地，有机胺、十六烷基三甲基氯化铵、氯化钾的质量百分比含量分别是：有机胺优选：15-30%，十六烷基三甲基氯化胺优选：10-20%，氯化钾：2-5%，余量为水。

本发明还提供了所述的抗高温高效粘土稳定剂的制备方法：向反应釜中依次加入水、有机胺、十六烷基三甲基氯化铵搅拌均匀升温至30-50℃，持续搅拌1-3小时后出料，得到高温高效粘土稳定剂。

进一步地，向反应釜中依次加入水、有机胺、十六烷基三甲基氯化铵搅拌均匀，升温至35-50℃，优选30-40℃，持续搅拌1-3小时，优选1.5-2小时后出料，得到高温高效粘土稳定剂。

所述的抗高温高效粘土稳定剂，其特征在于可以应用注水、酸化、压裂，也可以应用于稠油热采中。

本发明提供的抗高温高效粘土稳定剂，抗温可达300℃，不仅防膨能力强，还兼具缩膨能力。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅限于下面的实施例。

以下实施例中，抗高温高效粘土稳定剂的配制方法：向反应釜中依次加入水、有机胺、十六烷基三甲基氯化铵搅拌均匀升温至30-40℃，持续搅拌1.5-2小时后出料，得到高温高效粘土稳定剂。

实施例1

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

1^#:10%有机胺+20%十六烷基三甲基氯化胺+5%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:2；n: 2。

实施例2

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

2^#:25%有机胺+10%十六烷基三甲基氯化胺+2%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:4；n: 4。

实施例3

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

3^#:30%有机胺+5%十六烷基三甲基氯化胺+1%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:3；n:3。

实施例4

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

4^#:22%有机胺+10%十六烷基三甲基氯化胺+2%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:1；n:1。

实施例5

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

5^#:22%有机胺+10%十六烷基三甲基氯化胺+2%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:1；n:1。

实施例6

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

6^#:25%有机胺+15%十六烷基三甲基氯化胺+2%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:2；n:3。

实施例7

按照如下配方，配制粘土稳定剂溶液：

7^#:24%有机胺+12%十六烷基三甲基氯化胺+4%氯化钾

有机胺分子结构如下：

m:2；n:2。

评价1

分别准确称取20.0 g上述1^#-7^#粘土稳定剂样品，精确至0.1 g，溶解于990.0 g蒸馏水中，精确至0.1 g，搅拌30 min，形成均匀溶液，分别标上1^#-7^#，待用。

按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》评价了产品的防膨率。

本实验所用粘土稳定剂溶液为实施例8中所配溶液，试验结果见表1。

表1 产品防膨率试验

样品	防膨率/%
		1<sup>#</sup>	89.3
2<sup>#</sup>	84.9
		3<sup>#</sup>	83.6
4<sup>#</sup>	86.8
		5<sup>#</sup>	93.4
6<sup>#</sup>	91.2
		7<sup>#</sup>	95.3

从防膨率数据可以看出，本发明研制的粘土稳定剂剂都具有良好的防止膨润土水化膨胀的能力。

评价2

按照中国石油天然气行业标准评价SY/T6335-1997进行样品线性膨胀性实验。所用仪器为NP-3页岩膨胀测试仪。

表2 线性膨胀性实验

表2可见，制备的粘土稳定剂产品能有效地抑制粘土的水化膨胀。

评价3

评价方法:称取0.5g膨润土，加入10mL离心管中，加入去离子水至10mL刻度，充分摇匀，在室温下静置2h，装入离心机内，在转速为1500r/min下离心15min，读出膨润土在水中的体积V₁。

将去离子水倒出，加入一定量的缩膨剂，充分摇匀，静置2h，装入离心机内，在转速为1500r/min下离心15min，读出膨润土在缩膨剂溶液中的体积V₂。

按下面公式计算缩膨率：

S=

×100%

式中：S—缩膨率，%；V₁—膨润土在未加缩膨剂中的体积，mL；

V₂—膨润土在加缩膨剂中的体积，mL。

表3 缩膨率测试

表3可见，制备的粘土稳定剂产品缩膨率达到33%以上，体现出良好的缩膨效果。

Claims (10)

1.一种抗高温高效粘土稳定剂，其特征在于它包含：有机胺、十六烷基三甲基氯化胺和氯化钾。

2.根据权利要求1所述的抗高温高效粘土稳定剂，其特征是，所述的有机胺分子结构如下：

m:1~4；n: 1~4。

3.根据权利要求1或2所述的抗高温高效粘土稳定剂，其特征是，有机胺、十六烷基三甲基氯化胺、氯化钾的质量百分比含量分别是：有机胺：10%-35%，十六烷基三甲基氯化铵5%-25%，氯化钾：1%-10%，余量为水。

4.根据权利要求3所述的抗高温高效粘土稳定剂，其特征是，有机胺、十六烷基三甲基氯化铵、氯化钾的质量百分比含量分别是：有机胺：15%-30%，十六烷基三甲基氯化胺：10%-20%，氯化钾：2%-5%，余量为水。

5.根据权利要求1所述的抗高温高效粘土稳定剂的制备方法，其特征在于制备步骤如下：向反应釜中依次加入水、有机胺、十六烷基三甲基氯化铵搅拌均匀升温至30-50℃，持续搅拌1-3小时后出料，得到高温高效粘土稳定剂。

6.根据权利要求5所述的抗高温高效粘土稳定剂的制备方法，其特征在于升温至35-50℃。

7.根据权利要求5所述的抗高温高效粘土稳定剂的制备方法，其特征在于升温至30-40℃。

8.根据权利要求5所述的抗高温高效粘土稳定剂的制备方法，其特征在于持续搅拌1.5-2小时后出料。

9.根据权利要求1所述的抗高温高效粘土稳定剂，其特征是应用于注水、酸化、压裂。

10.根据权利要求1所述的抗高温高效粘土稳定剂，其特征是应用于稠油热采中。