CN117143161B - 一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117143161B CN117143161B CN202311404708.9A CN202311404708A CN117143161B CN 117143161 B CN117143161 B CN 117143161B CN 202311404708 A CN202311404708 A CN 202311404708A CN 117143161 B CN117143161 B CN 117143161B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- swelling
- agent
- dual
- lignin
- sacrificial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000002579 anti-swelling effect Effects 0.000 title claims abstract description 84
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 122
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 56
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims abstract description 12
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 9
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 28
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BYACHAOCSIPLCM-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(2-hydroxyethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]ethanol Chemical compound OCCN(CCO)CCN(CCO)CCO BYACHAOCSIPLCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 238000000101 transmission high energy electron diffraction Methods 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005956 quaternization reaction Methods 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 15
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- YDEXUEFDPVHGHE-GGMCWBHBSA-L disodium;(2r)-3-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-[2-methoxy-4-(3-sulfonatopropyl)phenoxy]propane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].COC1=CC=CC(C[C@H](CS([O-])(=O)=O)OC=2C(=CC(CCCS([O-])(=O)=O)=CC=2)OC)=C1O YDEXUEFDPVHGHE-GGMCWBHBSA-L 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07G—COMPOUNDS OF UNKNOWN CONSTITUTION
- C07G1/00—Lignin; Lignin derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/02—Well-drilling compositions
- C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
- C09K8/035—Organic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/607—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation specially adapted for clay formations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
- C09K2208/12—Swell inhibition, i.e. using additives to drilling or well treatment fluids for inhibiting clay or shale swelling or disintegrating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及油藏开采技术领域，具体是一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用，牺牲防膨两用剂为季铵化木质素，季铵化木质素的酚羟基上连接有两个季铵氮原子，两个季铵氮原子分别位于同一个六元环的对位上。本发明所需原料来自烟气脱硫脱硝、造纸废液，既降低了成本，又变废为宝。本发明通过将木质素季铵化，增加了季铵化木质素在地层中的吸附量，通过竞争吸附同时起到牺牲剂和防膨剂的作用，达到一剂多用的效果。
Description
技术领域
本发明涉及油藏开采技术领域，具体是一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用。
背景技术
页岩油藏中存在大量黏土矿物，容易水化膨胀，矿物颗粒运移，堵塞有效孔道，降低有效孔道渗透率。黏土防膨剂通过吸附于储层表面，防止黏土水化膨胀。常见的黏土防膨剂包括无机盐、有机阳离子等，无机盐类防膨剂，如氯化钾（KCl）等，虽然廉价、易得，但是易从储层解吸、且吸附作用较弱，因此无法长期防膨。有机阳离子防膨剂连接有大量吸附基团，能在黏土矿物层间、粒间架桥，不易被储层流体冲刷，作用时间长，但是价格昂贵。
此外，在提高采收率、压裂的过程中，牺牲剂因为更容易占据储层的吸附位点，可缓解表面活性剂、聚合物吸附于储层。常用的牺牲剂包括木质素磺酸盐、碱木质素等，但是常规的木质素类化合物较难吸附于储层。有机阳离子作为牺牲剂虽然更容易吸附于储层，跟驱油剂形成竞争吸附，但是造价较高，无法较好地起到牺牲剂的作用。
综上可见，无论是采用有机阳离子作为防膨剂还是牺牲剂均存在成本较高的缺陷，而采用无机盐作为防膨剂，采用木质素作为牺牲剂虽然成本方面较低，但均因吸附量较低而所起到的效果有限，因此需要降低有机阳离子的造价，可以通过竞争吸附作用，提高防膨剂和牺牲剂的效果。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用，牺牲防膨两用剂的原料木质素和季铵化试剂分别来自造纸废液和烟道气处理，不仅有效降低了成本，且通过在木质素的酚羟基上引入两个季铵原子，使木质素季铵盐兼具防膨剂和牺牲剂的作用，实现了对储层的有效保护。
为实现上述技术效果，本发明采用下述技术方案：
一种牺牲防膨两用剂，所述牺牲防膨两用剂为季铵化木质素，所述季铵化木质素的酚羟基上连接有两个季铵氮原子，所述两个季铵氮原子分别位于同一个六元环的对位上。
优选的，所述牺牲防膨两用剂的化学式为：
或
本发明还提供了上述牺牲防膨两用剂的制备方法，步骤如下：
S1.季铵化试剂的制备：将烟道气脱硫脱硝产物和环氧氯丙烷投入DMF中加热后，提高温度回流，即得季铵化试剂；
S2.木质素的季铵化：向碱木质素溶液中投入LiOH和四氢呋喃和水的混合溶液后搅拌，加热回流后，加入步骤S1制得的季铵化试剂，反应后经处理即得牺牲防膨两用剂；
其中，所述烟道气脱硫脱硝产物为THEED的硫酸盐、THEED的硝酸盐、bipy的硫酸盐或bipy的硝酸盐中的一种。
本发明中使用的木质素和季铵化试剂分别来自造纸废水和烟道气脱硫脱硝，不仅降低了成本，也实现了变废为宝。
现有技术中，烟道气脱硫脱硝副产物硫酸盐和硝酸盐大都直接丢弃，或被作为原料用于制备化肥、日化品的制备，但总体来说利用率并不高，但本发明提供了一种全新的副产物资源化利用方式，将副产物用于制备季铵化试剂，不仅使烟道气脱硫脱硝的副产物得到了有效利用，同时也显著降低了木质素季铵盐的制造成本，使其能够作为牺牲防膨剂在油藏开采中广泛应用。
优选的，所述步骤S1中，烟道气脱硫脱硝产物与环氧氯丙烷的摩尔比为(0.9-1.1):1；进一步优选的，烟道气脱硫脱硝产物与环氧氯丙烷的摩尔比为0.95:1。
优选的，所述步骤S1中，加热温度为45℃，加热时长为1h。
优选的，所述步骤S1中，回流温度为100℃-250℃，回流时长为1h-3h；进一步优选的，回流温度为200℃，回流时长为3h。
优选的，所述步骤S2中，碱木质素与LiOH的摩尔比为(2-4):1；进一步优选的，碱木质素与LiOH的摩尔比为3:1。
优选的，所述步骤S2中，混合溶液中四氢呋喃和水的体积比为6:1。
优选的，所述步骤S2中，混合溶液与碱木质素溶液的体积比为4:1。
优选的，所述步骤S2中，搅拌时长0.5h和搅拌转速为200rpm。
优选的，所述步骤S2中，加热回流的温度为70℃，时长为1h。
优选的，所述步骤S2中，季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为(10-50):1，反应时长为72h；进一步优选的，季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为30:1。
优选的，所述步骤S2中，处理步骤具体如下：
用孔径为1-5nm的陶瓷纳滤膜脱盐，旋转蒸发出四氢呋喃，用水洗涤残渣，然后用氯仿萃取，旋转蒸发出四氢呋喃，用庚烷结晶即得牺牲防膨两用剂。
本发明还提供了上述牺牲防膨两用剂或上述制备方法制得的牺牲防膨两用剂在页岩油藏开采中的应用。
优选的，所述应用具体为将牺牲防膨两用剂配置成水溶液沿注入井注入页岩油藏中；进一步优选的，水溶液中牺牲防膨两用剂的质量浓度为1wt%-5wt%，更优选的，质量浓度为4wt%。
本发明的有益效果为：
（1）本发明所需原料来自烟气脱硫脱硝、造纸废液，既降低了成本，又变废为宝。
（2）本发明通过将木质素季铵化，增加了季铵化木质素在地层中的吸附量，通过竞争吸附同时起到牺牲剂和防膨剂的作用，达到一剂多用的效果。
附图说明
图1为实验例的岩心zeta电位分布对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，对本发明进行进一步说明。
应当说明的是，下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂、材料和设备，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
使用到的实验方法如下：
1.防膨率的测试方法：按SY/T 5971-2016油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能评价方法得到离心法防膨率及长效防膨性能。测得的防膨率越高，防膨性能越好。
2.驱替剂吸附量的测试方法：参照专利CN105013390A具体实施方式中提供的静态吸附实验得到驱替剂的吸附量。测得的驱替剂吸附量越低，牺牲性能越好。
实施例1
一种牺牲防膨两用剂，为季铵化木质素，季铵化木质素的酚羟基上连接有两个季铵氮原子，所述两个季铵氮原子分别位于同一个六元环的对位上。
具体的，牺牲防膨两用剂的化学式如下：
上述牺牲防膨两用剂的制备步骤如下：
S1.季铵化试剂的制备：将THEED硫酸盐和环氧氯丙烷按照0.95:1的摩尔比投入DMF中，于45℃下加热1h，然后将溶液在200℃下回流3h，即得季铵化试剂；
S2.木质素的季铵化：按碱木质素与LiOH的摩尔比为3:1的配比将LiOH加入17.5mL碱木质素溶液中，然后向前述溶液中加入60mL的四氢呋喃和10mL的水，在200rpm下搅拌0.5h，加热到70℃回流1h。按季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为30:1的配比加入步骤1得到的季铵化试剂，反应72h，用孔径1nm的陶瓷纳滤膜脱盐。反应结束后旋转蒸发出四氢呋喃，用水洗涤残渣，然后用氯仿萃取，旋转蒸发出四氢呋喃，用庚烷结晶得牺牲防膨两用剂。
实施例2：
一种牺牲防膨两用剂，其化学式与实施例1相同，区别在于，制备步骤中：步骤S1中使用THEED硝酸盐，且THEED硝酸盐与环氧氯丙烷的摩尔比为1.1:1，回流温度为100℃、时长为1h；步骤S2中，碱木质素与LiOH的摩尔比为2:1，季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为10:1。其余制备步骤均相同。
实施例3：
一种牺牲防膨两用剂，其化学式与实施例1相同，区别在于，制备步骤中：步骤S1中使用THEED硝酸盐，且THEED硝酸盐与环氧氯丙烷的摩尔比为0.9:1，回流温度为250℃、时长为2h；步骤S2中，碱木质素与LiOH的摩尔比为4:1，季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为50:1。其余制备步骤均相同。
实施例4：
一种牺牲防膨两用剂，为季铵化木质素，季铵化木质素的酚羟基上连接有两个季铵氮原子，所述两个季铵氮原子分别位于同一个六元环的对位上。
具体的，牺牲防膨两用剂的化学式如下：
上述牺牲防膨两用剂的制备步骤如下：
S1.季铵化试剂的制备：将bipy硝酸盐和环氧氯丙烷按照0.95:1的摩尔比投入DMF中，于45℃下加热1h，然后将溶液在200℃下回流3h，即得季铵化试剂；
S2.木质素的季铵化：按碱木质素与LiOH的摩尔比为3:1的配比将LiOH加入17.5mL碱木质素溶液中，然后向前述溶液中加入60mL的四氢呋喃和10mL的水，在200rpm下搅拌0.5h，加热到70℃回流1h。按季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为30:1的配比加入步骤1得到的季铵化试剂，反应72h，用孔径1nm的陶瓷纳滤膜脱盐。反应结束后旋转蒸发出四氢呋喃，用水洗涤残渣，然后用氯仿萃取，旋转蒸发出四氢呋喃，用庚烷结晶得牺牲防膨两用剂。
实施例5：
一种牺牲防膨两用剂，其化学式与实施例2相同，区别在于，制备步骤中：步骤S1中使用bipy硫酸盐。其余制备步骤均相同。
实验例1：
分别将实施例1、实施例4制得的牺牲防膨两用剂和木质素磺酸钠盐（对比例1）、KCl（对比例2）制成质量浓度为4wt%的水溶液，按照上述实验方法1和实验方法2测定防膨率和驱替剂吸附量，测得数据如表1所示。
其中，木质素磺酸钠盐购自济南扬海环保材料有限公司。
表1 测得数据
由表1的数据可以看出：
1、对比例1采用木质素磺酸钠盐作为牺牲剂，其驱替剂吸附量为实施例1的1.28倍、实施例4的1.24倍，说明将木质素酚羟基季铵化，可通过静电作用大量吸附于储层，与驱替剂形成竞争吸附，起到牺牲剂作用。
2、对比例2采用单一钾盐KCl作为防膨剂，其防膨率为实施例1的75.3%、实施例2的77.2%，说明本发明中的牺牲防膨两用剂可更好地防止黏土颗粒运移、膨胀。
3、实施例1中的牺牲防膨两用剂存在更多的羟基，可更好地吸附于地层，效果较实施例4更好，因此驱替剂吸附量略低于实施例4，防膨率略高于实施例4。实施例1制得的牺牲防膨两用剂性能优于实施例4。
实验例2：
一、实验目的：考察季铵化试剂与碱木质素的摩尔比关系对牺牲防膨两用剂性能的影响。
二、牺牲防膨两用剂的制备：在实施例1的基础上，改变步骤S2中季铵化试剂与碱木质素的摩尔比得到牺牲防膨两用剂，其他步骤同实施例1。
三、实验方法：按照上述实验方法1和实验方法2分别测定各组防膨率和驱替剂吸附量，并测定岩心各点的zeta电位，其中，zeta电位的测定方法如下：
取1.2m长岩心管，在岩心管内每个0.2m设置一个zeta电位探头，共设置七个探头，将各组牺牲防膨两用剂水溶液沿一端分别注入岩心管，由zeta电位探头测得该点zeta电位。
四、实验结果：如表2所示。
表2 季铵化试剂与碱木质素的摩尔比对两用剂性能的影响
由表2数据可以看出，季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为30:1时，牺牲、防膨性能均为最佳。如图1所示，当季铵化试剂与碱木质素的摩尔比超过30:1时，碱木质素的更多酚羟基被酰胺化，因此牺牲防膨两用剂带有大量的正电荷，快速吸附于近井地带，压缩近井地带的扩散双电层，这就导致牺牲防膨两用剂无法有效运移至远井地带，致使在远井地带的zeta电位降低明显，摩尔比继续增大时，防膨效果的增幅较小，而驱替剂吸附量略有增加。当季铵化试剂与碱木质素的摩尔比低于30:1时，摩尔比越小，制得的牺牲防膨两用剂带有的正电荷越少，导致其在地层中的吸附量越低，因此防膨率越低，同时驱替剂的吸附量也越大。
实验例3：
一、实验目的：考察注入溶液中牺牲防膨两用剂的质量浓度对牺牲、防膨性能的影响。
二、溶液的制备：在实施例4的基础上，将实施例4制得的牺牲防膨两用剂配成不同质量浓度的水溶液。
三、实验方法：按照上述实验方法1和实验方法2分别测定各组防膨率和驱替剂吸附量。
四、实验结果：如表3所示。
表3 牺牲防膨两用剂的质量浓度与牺牲防膨性能关系
由表3中可以看出，牺牲防膨两用剂质量浓度为4wt%时，牺牲、防膨性能均为最佳。质量浓度越大，牺牲防膨两用剂吸附量越大，防膨率越高，因为竞争吸附驱替剂吸附量越小。但当质量浓度大于4wt%时，牺牲防膨两用剂吸附量趋于饱和，不再随质量浓度增加，防膨率基本不再增加，驱替剂吸附量也基本不再减小。两用剂饱和吸附于实验中页岩岩心时的质量浓度为4%，结合经济成本等因素的综合考虑，因此牺牲防膨两用剂最佳质量浓度为4wt%。
实验例4：
2021年分别将质量浓度为4%的实施例1中的牺牲防膨两用剂、CTAB水溶液用于J油田C-1、C-2两口注入井，上述两口井位于同一页岩油藏，条件一致，注入后驱替剂吸附量皆为330μg/g，防膨率皆达到79%。C-1井注入量为25m3，注入成本3.84万元，C-2井注入量为30m3，注入成本60万元。欲达到同样的效果，本发明中牺牲防膨两用剂成本仅为有机阳离子CTAB的6.4%，因此本发明可降低牺牲防膨两用剂的成本。
Claims (10)
1.一种牺牲防膨两用剂，其特征在于，所述牺牲防膨两用剂为季铵化木质素，所述季铵化木质素的酚羟基上连接有两个季铵氮原子，所述两个季铵氮原子分别位于同一个六元环的对位上；
具体的，所述牺牲防膨两用剂的化学式为：
或
。
2.一种如权利要求1所述的牺牲防膨两用剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1.季铵化试剂的制备：将烟道气脱硫脱硝产物和环氧氯丙烷投入DMF中加热后，提高温度回流，即得季铵化试剂；
S2.木质素的季铵化：向碱木质素溶液中投入LiOH和四氢呋喃和水的混合溶液后搅拌，加热回流后，加入步骤S1制得的季铵化试剂，反应后经处理即得牺牲防膨两用剂；
其中，所述烟道气脱硫脱硝产物为THEED的硫酸盐、THEED的硝酸盐、bipy的硫酸盐或bipy的硝酸盐中的一种。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，烟道气脱硫脱硝产物与环氧氯丙烷的摩尔比为(0.9-1.1):1。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，加热温度为45℃，加热时长为1h；回流温度为100℃-250℃，回流时长为1h-3h。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，碱木质素与LiOH的摩尔比为(2-4):1。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述步骤S2中，混合溶液中四氢呋喃和水的体积比为6:1；混合溶液与碱木质素溶液的体积比为4:1。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，搅拌时长0.5h和搅拌转速为200rpm；加热回流的温度为70℃，时长为1h。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，季铵化试剂与碱木质素的摩尔比为(10-50):1，反应时长为72h。
9.如权利要求1所述的牺牲防膨两用剂或如权利要求2-8任一项所述的制备方法制得的牺牲防膨两用剂的应用，其特征在于，在页岩油藏开采中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用具体为将牺牲防膨两用剂配置成质量浓度为1wt%-5wt%的水溶液，沿注入井注入页岩油藏中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311404708.9A CN117143161B (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311404708.9A CN117143161B (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117143161A CN117143161A (zh) | 2023-12-01 |
| CN117143161B true CN117143161B (zh) | 2024-01-05 |
Family
ID=88884635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311404708.9A Active CN117143161B (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117143161B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117384617B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-29 | 中国石油大学(华东) | 一种耐盐型胍胶压裂液交联剂水溶液及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4713185A (en) * | 1985-03-25 | 1987-12-15 | Canadian Patents And Development Ltd. | Sacrificial agents for enhanced oil recovery |
| CN107129177A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-05 | 华南理工大学 | 一种抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和在混凝土中的应用 |
| CN109468845A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-15 | 温州东泰树脂有限责任公司 | 一种合成革用水性表面处理剂及其制备方法 |
-
2023
- 2023-10-27 CN CN202311404708.9A patent/CN117143161B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4713185A (en) * | 1985-03-25 | 1987-12-15 | Canadian Patents And Development Ltd. | Sacrificial agents for enhanced oil recovery |
| CN107129177A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-09-05 | 华南理工大学 | 一种抗泥型聚羧酸减水剂及制备方法和在混凝土中的应用 |
| CN109468845A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-15 | 温州东泰树脂有限责任公司 | 一种合成革用水性表面处理剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 新型双季铵盐抑砂防膨剂性能评价及作用机理探讨;冯浦涌;王贵;胡红福;荣新明;王春林;;中国海上油气(03);全文 * |
| 酸化压裂用铵基聚乙烯醇的合成与防膨作用评价;梁小兵;邓强;李泓;徐敬芳;;当代化工(01);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117143161A (zh) | 2023-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117143161B (zh) | 一种牺牲防膨两用剂及其制备方法和应用 | |
| US3199590A (en) | Method of consolidating incompetent sands and composition therefor | |
| CN106519254B (zh) | 一种树枝状季铵盐页岩抑制剂及其制备方法与应用 | |
| CN102796498B (zh) | 泡沫钻井液 | |
| CN102277146B (zh) | 可大幅度提高采收率的组合物及其制备方法 | |
| CN104927805A (zh) | 一种适用于陆相沉积敏感性页岩地层的高密度水基钻井液 | |
| CN103436247B (zh) | 一种缓速酸酸化液 | |
| CN106520085B (zh) | 一种树枝状聚醚泥页岩抑制剂及其制备方法与应用 | |
| CN111470513B (zh) | 一种双改性膨润土及其制备方法 | |
| CN104140454A (zh) | 一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷及其制备方法 | |
| CN104592957B (zh) | 一种含磺酸基聚胺抑制剂及其制备方法 | |
| CN103464123B (zh) | Ctmab/cpam/膨润土复合插层材料制备方法 | |
| CN103275681B (zh) | 一种抗高温饱和盐水钻井液及其制备方法 | |
| CN104592955B (zh) | 一种聚胺页岩抑制剂及其制备方法 | |
| CN104610940A (zh) | 一种低伤害储层保护钻井液及其制备方法 | |
| CN103539902A (zh) | 一种促进地层粘土改性的耐高温缩膨体系的制备方法 | |
| CN103555301A (zh) | 一种高密度甲酸钾钻井液 | |
| CN104513651A (zh) | 一种能够提高油井固井质量的钻井液添加剂 | |
| CN105154051A (zh) | 一种降压增注表面活性剂复配组合物及其制备方法和应用 | |
| CN102277148B (zh) | 提高原油采收率的组合物及其制备方法 | |
| CN106939374B (zh) | 离子型稀土原地浸矿硫酸铵注液质量浓度的计算方法 | |
| CN101362937A (zh) | 一种应用于低渗透油田的吸附抑制剂 | |
| CN111154473B (zh) | 一种解堵驱油剂及其制备方法和应用 | |
| CN104559989A (zh) | 烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱 | |
| CN102559168A (zh) | 一种酸敏性变粘混合表面活性剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |