CN113355060A - 一种新型粘土稳定剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型粘土稳定剂，每100重量份的防腐蚀涂料由以下原料组成：三甲基烯丙基氯化铵15‑25份；聚二甲基二烯丙基氯化铵6‑10份；氯化铵9‑15份；引发剂3‑5份；稳定剂4‑6份；交联剂2‑3份；吸附剂1‑2份；防膨剂3‑5份；余量为有机溶剂。同时公开了该新型粘土稳定剂的制备方法，本发明中的新型粘土稳定剂防膨性能好，稳定性好，有效期长，在多种化学力的作用下，达到高效稳定作用。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采技术领域，尤其涉及一种新型粘土稳定剂及其制备方法。
背景技术
地层中含有一定量的粘土矿物，主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等，在油田开发过程中当这些粘土遇到外来水或水基物质时就会发生膨胀、分散、运移、堵塞孔隙吼道，造成地层渗透率降低，对于低渗率油藏破坏更为严重。为了减轻对储层伤害，油田中常加入粘土稳定剂来改善粘土的水化膨胀、分散运移。根据化学结构的不同粘土稳定剂可以分为：无机盐类、无机多核聚合物类、有机聚合物类。无机盐类粘土稳定剂具有价格低廉，短期防膨效果好；缺点是不能形成多点吸附，时效短。无机多核聚合物类主要有羟基铝、羟基锆、羟基铁等。这类粘土稳定剂能有效防止粘土膨胀与运移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。
有机聚合物类是研究最为广泛的一类粘土稳定剂。目前，这类粘土稳定剂使用最多的为有机阳离子型聚合物。这类粘土稳定剂又以聚季铵盐型为主，如：聚二甲基二烯丙基氯化铵，聚三甲基烯丙基氯化铵，阳离子聚丙烯酰胺等。该类粘土稳定剂具有耐温、耐酸、有效期长等优点。
目前使用的有机粘土稳定剂多数为直链型，直链型有机粘土稳定剂防膨效果差，稳定性差，有效期短，已无法满足高温、高矿化度、非均质油藏开发的需要。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种新型粘土稳定剂，其解决了现有技术中直链型有机粘土稳定剂防膨效果差，稳定性差，有效期短的技术问题。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，一种新型粘土稳定剂，每100重量份的粘土稳定剂由以下原料组成：
通过采用上述技术方案，三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵和氯化铵溶解在有机溶剂中得到的溶液作为粘土稳定剂的主体，引发剂能提高三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵和氯化铵之间的聚合速度，稳定剂能提高粘土稳定剂的稳定性，交联剂能使新型粘土稳定剂各高分子之间的联接力加强，有助于提高新型粘土稳定剂的抗光解性能，吸附剂表面有大量孔洞，比表面大，能起到吸附粘土稳定剂中高分子的作用，防膨剂能提高粘土稳定剂吸附在粘土表面的能力。
优选的，所述引发剂为偶氮类引发剂。
通过采用上述技术方案，偶氮类引发剂能加快不饱和单体进行聚合反应，提高三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵的反应速度。
优选的，所述稳定剂为苄基三甲基氯化铵。
通过采用上述技术方案，苄基三甲基氯化铵能减缓新型粘土稳定剂在光热作用下的分解，延长新型粘土稳定剂的保存时间。
优选的，所述交联剂为N-羟基苯并三氮唑。
通过采用上述技术方案，N-羟基苯并三氮唑能在聚合物分子链之间形成桥键，使新型粘土稳定剂各高分子之间的联接力加强，有助于提高新型粘土稳定剂的抗光解性能。
优选的，所述吸附剂为乙酰丙酮。
通过采用上述技术方案，乙酰丙酮能使新型粘土稳定剂各成分更加均匀。
优选的，所述防膨剂为二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵。
通过采用上述技术方案，防膨剂的分子链节含有多个阳离子基团，能以网络形式强力吸附在粘土的交换点上，并通过分子间力和氢键力等作用，牢固吸附在粘土表面。
优选的，所述有机溶剂为乙醇。
本发明还公开了一种新型粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：备料，按照权利要求1中各原料所占的重量比准备好三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵、引发剂、稳定剂、交联剂、吸附剂、防膨剂和有机溶剂；
S2：在液氮保护的条件下，在第一反应釜中依次加入三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵和有机溶剂的二分之一，升温至70-80℃，搅拌10-20min；再加入引发剂和交联剂，升温至120-130℃，搅拌5-10min；降温至80-90℃后，加入稳定剂，反应30-40min，制得第一中间产物；
S3：在第二反应釜中加入吸附剂和有机溶剂的二分之一，搅拌10-20min；搅拌过程中迅速升温至110-120℃，并保持反应60-90min，制得第二中间产物；
S4：在装有第一中间产物的第一反应釜中，控制反应釜温度80-90℃，搅拌速率不低于600r/min条件下，分别同时滴加防膨剂和第二中间产物，滴加时间为10-15min之后降温至常温，即生产出新型粘土稳定剂产品。
优选的，S4步骤中通过振动设备产生频率为20～30kHz的振动条件，在该条件下第一中间产物与防膨剂、第二中间产物滴加混合。
通过采用上述技术方案，高频振动条件下第一中间产物与防膨剂、第二中间产物滴加混合反应速度更快，能提高新型粘土稳定剂的生产效率。
与现有技术相比，本发明中的新型粘土稳定剂防膨性能好，稳定性好，有效期长，该粘土稳定剂具有明显防止储层中粘土矿物水化膨胀和分散运移的作用，使油田注水的视吸水指数大幅度提高，产品分子量适当，可适用于高渗和低渗油气层，并且其独特的刚性结构，能进入粘土矿物层间，在多种化学力的作用下，达到高效稳定作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1，一种新型粘土稳定剂,包括三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵、偶氮类引发剂、苄基三甲基氯化铵、N-羟基苯并三氮唑、乙酰丙酮、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵和乙醇，每100重量份的原料中各组分的重量如表一所示。
实施例2，一种新型粘土稳定剂，与实施例1不同之处在于原料中各组分及重量如表一所示。
对比例1，一种新型粘土稳定剂，与实施例1不同之处在于原料中各组分及重量如表一所示。
对比例2，一种新型粘土稳定剂，与实施例1不同之处在于原料中各组分及重量如表一所示。
对比例3，一种新型粘土稳定剂，与实施例1不同之处在于原料中各组分及重量如表一所示。
对比例4，一种新型粘土稳定剂，与实施例1不同之处在于原料中各组分及重量如表一所示。
对比例5，一种新型粘土稳定剂，与实施例1不同之处在于原料中各组分及重量如表一所示。
表一 各实施例每100重量份的新型粘土稳定剂的组分和配比
以上各实施例和对比例的粘土稳定剂依照中国石油天然气行业标准《注水用粘土稳定剂性能评价方法SY/T1994(2002)》，测试室温下以及经200℃热滚24h后的样品的防膨效果，并按照企业标准《Q/SH 0053-2010粘土稳定剂技术要求》在室温下对样品进行耐水洗率性能试验，以上各实施例制得的粘土稳定剂的性能测试结果如表二所示。
表二 以上各实施例和对比例制得的粘土稳定剂的性能测试结果
由以上测试结果可知，在粘土稳定剂中加入偶氮类引发剂能加快不饱和单体进行聚合反应，提高三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵的反应速度，加入苄基三甲基氯化铵能减缓新型粘土稳定剂在光热作用下的分解，延长新型粘土稳定剂的保存时间，加入N-羟基苯并三氮唑能在聚合物分子链之间形成桥键，使新型粘土稳定剂各高分子之间的联接力加强，有助于提高新型粘土稳定剂的抗光解性能，加入乙酰丙酮吸附剂能使新型粘土稳定剂各成分更加均匀，加入二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵防膨剂，防膨剂的分子链节含有多个阳离子基团，能以网络形式强力吸附在粘土的交换点上，并通过分子间力和氢键力等作用，牢固吸附在粘土表面；因此制备得到的新型粘土稳定剂防膨性能好，稳定性好，有效期长，该粘土稳定剂具有明显防止储层中粘土矿物水化膨胀和分散运移的作用，使油田注水的视吸水指数大幅度提高，产品分子量适当，可适用于高渗和低渗油气层，并且其独特的刚性结构，能进入粘土矿物层间，在多种化学力的作用下，达到高效稳定作用。
实施例6，一种新型粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：备料，按照权利要求1中各原料所占的重量比准备好三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵、引发剂、稳定剂、交联剂、吸附剂、防膨剂和有机溶剂；
S2：在液氮保护的条件下，在第一反应釜中依次加入三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵和有机溶剂的二分之一，升温至70-80℃，搅拌10-20min；再加入引发剂和交联剂，升温至120-130℃，搅拌5-10min；降温至80-90℃后，加入稳定剂，反应30-40min，制得第一中间产物；
S3：在第二反应釜中加入吸附剂和有机溶剂的二分之一，搅拌10-20min；搅拌过程中迅速升温至110-120℃，并保持反应60-90min，制得第二中间产物；
S4：在装有第一中间产物的第一反应釜中，控制反应釜温度80-90℃，搅拌速率不低于600r/min条件下，分别同时滴加防膨剂和第二中间产物，滴加时间为10-15min之后降温至常温，即生产出新型粘土稳定剂产品。
根据本发明的其他实施例，S4步骤中通过振动设备产生频率为20～30kHz的振动条件，在该条件下第一中间产物与防膨剂、第二中间产物滴加混合，高频振动条件下第一中间产物与防膨剂、第二中间产物滴加混合反应速度更快，能提高新型粘土稳定剂的生产效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种新型粘土稳定剂，其特征在于，每100重量份的防腐蚀涂料由以下原料组成：
余量为有机溶剂。
2.如权利要求1所述的一种新型粘土稳定剂，其特征在于：所述引发剂为偶氮类引发剂。
3.如权利要求1所述的一种新型粘土稳定剂，其特征在于：所述稳定剂为苄基三甲基氯化铵。
4.如权利要求1所述的一种新型粘土稳定剂，其特征在于：所述交联剂为N-羟基苯并三氮唑。
5.如权利要求1所述的一种新型粘土稳定剂，其特征在于：所述吸附剂为乙酰丙酮。
6.如权利要求1所述的一种新型粘土稳定剂，其特征在于：所述防膨剂为二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵。
7.如权利要求1所述的一种新型粘土稳定剂，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇。
8.一种如权利要求1所述的新型粘土稳定剂的制备方法，其特征在于：
S1：备料，按照权利要求1中各原料所占的重量比准备好三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵、引发剂、稳定剂、交联剂、吸附剂、防膨剂和有机溶剂；
S2：在液氮保护的条件下，在第一反应釜中依次加入三甲基烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、氯化铵和有机溶剂的二分之一，升温至70-80℃，搅拌10-20min；再加入引发剂和交联剂，升温至120-130℃，搅拌5-10min；降温至80-90℃后，加入稳定剂，反应30-40min，制得第一中间产物；
S3：在第二反应釜中加入吸附剂和有机溶剂的二分之一，搅拌10-20min；搅拌过程中迅速升温至110-120℃，并保持反应60-90min，制得第二中间产物；
S4：在装有第一中间产物的第一反应釜中，控制反应釜温度80-90℃，搅拌速率不低于600r/min条件下，分别同时滴加防膨剂和第二中间产物，滴加时间为10-15min之后降温至常温，即生产出新型粘土稳定剂产品。
9.如权利要求8所述的一种新型粘土稳定剂的制备方法，其特征在于：S4步骤中通过振动设备产生频率为20～30kHz的振动条件，在该条件下第一中间产物与防膨剂、第二中间产物滴加混合。
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