CN117757458A - 一种季铵盐类复合黏土稳定剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油化工技术领域，且公开了一种季铵盐类复合黏土稳定剂，本发明的季铵盐聚合物的分子链中含有大量的正电性的季铵盐基团，可以和硅酸盐黏土表面的负电性基团形成静电作用，吸附在黏土表面，吸附时产生电荷中和作用，降低了黏土的离子交换能力，可以防止水进入黏土硅酸盐晶体内部，克服了黏土发生膨胀的问题，并且其可以与功能化聚乙烯醇的羧基、氨基、羟基等基团发生氢键相互作用，通过氢键交联作用，在黏土外层形成空间交联网络，实现对黏土的包覆作用，可以抑制水分子进入到黏土硅酸盐晶体内部，进一步提高其防膨性能。在高温注水采油作用工程、油气井开采等领域有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体为一种季铵盐类复合黏土稳定剂。
背景技术
在低渗透油田、页岩气藏钻井注水工程等油气钻井工程作业中，地层中的黏土矿物会发生水化膨胀的现象，导致地层发生井壁失稳等损害问题，会增加油气井开发成本，同时存在较大作业安全隐患。通常在开采作业前，注入黏土稳定剂溶液对黏土进行保护，可以有效防止黏土发生膨胀。因此需要开发防膨性能好、耐温性高的新型黏土稳定剂。专利CN117050233B公开了利用含有磺酸基的不饱和单体、含有苯基羧酸基的不饱和单体、丙烯酰胺、不饱和季铵盐硅氧烷单体、烯丙基三甲基氯化铵反应制备得到聚合物黏土稳定剂，可达到长久稳定黏土的作用效果。但是该专利的制备单体较多，原料复杂，并且该黏土稳定剂没有表现出耐高温性能，不利于其在高温注水采油作用工程中的实际应用。聚乙烯醇是一种无毒环保可降解的绿色资源，在压裂液助剂、黏土稳定剂等油气井开发领域有广阔的应用前景。
发明内容
本发明解决了传统黏土稳定剂耐高温性较差，防膨性能不佳等问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种季铵盐类复合黏土稳定剂，包括90-96重量份季铵盐聚合物、4-10重量份功能化聚乙烯醇。
其中，季铵盐聚合物的制备方法如下：
将N,N-二甲基乙酰胺、2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入到反应容器中，通入氮气，滴加安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应0.5-1h，减压蒸馏，乙醇洗涤，产物再加入到N,N-二甲基乙酰胺中，加入烷基氯化物，进行季铵化反应，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到季铵盐聚合物。
其中，功能化聚乙烯醇的制备方法如下：
将N,N-二甲基乙酰胺、马来酸酯基聚乙烯醇、巯基乙胺加入到反应容器中，通入氮气，滴加安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应1-2h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到功能化聚乙烯醇。
其中，N,N-二甲基乙酰胺、2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、安息香二甲醚的比例为（4-7）L:（1.4-1.6）mol:1mol:（0.02-0.03）mol。
其中，烷基氯化物为1-氯丙烷、1-氯丁烷、1-氯戊烷中的任一种。
其中，季铵盐聚合物的制备方法中，季铵化反应的温度控制为120-140℃，反应的时间控制为72-96h。
其中，N,N-二甲基乙酰胺、马来酸酯基聚乙烯醇、巯基乙胺、安息香二甲醚的比例为（15-25）mL:1g:（4-7）mmol:（0.08-0.14）mmol。
其中，2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺的制备方法如下：
将二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的任一种溶剂、4-巯基苯甲酸、2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑加入到反应容器中，20-30℃中反应12-24h，减压蒸馏，产物用乙酸乙酯重结晶，得到2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺。
其中，溶剂、4-巯基苯甲酸、2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑的比例为（3-5）L:（2-2.1）mol:1mol:（2-2.2）mol:（2-2.2）mol。
采取上述技术方案产生的技术效果：本发明利用2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯进行光点击反应，然后再与烷基氯化物进行季铵化反应，得到新型的季铵盐聚合物。进一步利用巯基乙胺与马来酸酯基聚乙烯醇的烯基进行光点击反应，得到含有羧基和氨基的功能化聚乙烯醇。
本发明利用季铵盐聚合物、功能化聚乙烯醇进行复配，作为黏土稳定剂的主要成分；季铵盐聚合物含有季铵盐、酰胺键等亲水基团，功能化聚乙烯醇含有羧基、氨基等亲水基团，可以使二者均匀溶解在水中，得到均一稳定的黏土稳定剂溶液。
本发明的季铵盐聚合物的分子链中含有大量的正电性的季铵盐基团，可以和硅酸盐黏土表面的负电性基团形成静电作用，从而使季铵盐聚合物吸附在黏土表面，吸附时产生电荷中和作用，降低了黏土的离子交换能力，可以防止水进入黏土硅酸盐晶体内部，克服了黏土因吸附水合阳离子而发生膨胀的问题，从而表现出优异的防膨性能。
本发明的季铵盐聚合物含有三维树枝状分子链，其含有的酰胺键等基团，可以与功能化聚乙烯醇的羧基、氨基、羟基等基团发生氢键相互作用，通过氢键交联作用，在黏土外层形成空间交联网络，从而实现对黏土的包覆作用，可以抑制水分子进入到黏土硅酸盐晶体内部，抑制黏土发生膨胀，进一步提高其防膨性能。同时季铵盐聚合物含有稳定性的芳环结构，耐热性好，高温下结构稳定性强，在高温下仍然具有很高的防膨率。在高温注水采油作用工程、油气井开采等领域有很好的应用前景。
附图说明
图1是功能化聚乙烯醇的制备反应机理；
图2是2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺的制备反应式；
图3是季铵盐聚合物的制备反应机理。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明内。
将15mL二甲亚砜、1g聚乙烯醇加入到反应容器中，80℃搅拌均匀，再加入含有0.8g马来酸酐的二甲亚砜溶液，反应2h，加入丙酮直至大量沉淀析出，过滤后丙酮洗涤，得到马来酸酯基聚乙烯醇。
实施例1
将100mL四氢呋喃、42mmol 4-巯基苯甲酸、20mmol 2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、44mmol 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、44mmol 1-羟基苯并三唑加入到反应容器中，20℃中反应24h，减压蒸馏，产物用乙酸乙酯重结晶，得到2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺。
将105mL N,N-二甲基乙酰胺、24mmol 2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、15mol三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.3mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应1h，减压蒸馏，乙醇洗涤，产物再加入到N,N-二甲基乙酰胺中，加入30mmol 1-氯丙烷，130℃中进行季铵化反应96h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到季铵盐聚合物；
将60mL N,N-二甲基乙酰胺、4g马来酸酯基聚乙烯醇、16mmol巯基乙胺加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.32mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应1h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到功能化聚乙烯醇。
季铵盐类复合黏土稳定剂由9g季铵盐聚合物、1g功能化聚乙烯醇组成；将二者加入到蒸馏水中，搅拌溶解，配置成黏土稳定剂溶液。
实施例2
将60mL二氯甲烷溶剂、40mmol 4-巯基苯甲酸、20mmol 2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、40mmol 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、40mmol 1-羟基苯并三唑加入到反应容器中，20℃中反应24h，减压蒸馏，产物用乙酸乙酯重结晶，得到2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺。
将60mL N,N-二甲基乙酰胺、21mmol 2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、15mol三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.3mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应1h，减压蒸馏，乙醇洗涤，产物再加入到N,N-二甲基乙酰胺中，加入30mmol 1-氯丁烷，120℃中进行季铵化反应96h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到季铵盐聚合物；
将100mL N,N-二甲基乙酰胺、4g马来酸酯基聚乙烯醇、22mmol巯基乙胺加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.45mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应1h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到功能化聚乙烯醇。
季铵盐类复合黏土稳定剂由9.3g季铵盐聚合物、0.7g功能化聚乙烯醇组成。将二者加入到蒸馏水中，搅拌溶解，配置成黏土稳定剂溶液。
实施例3
将60mL三氯甲烷溶剂、40mmol 4-巯基苯甲酸、20mmol 2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、42mmol 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、42mmol 1-羟基苯并三唑加入到反应容器中， 30℃中反应12h，减压蒸馏，产物用乙酸乙酯重结晶，得到2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺。
将80mL N,N-二甲基乙酰胺、22mmol 2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、15mol三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.45mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应0.5h，减压蒸馏，乙醇洗涤，产物再加入到N,N-二甲基乙酰胺中，加入28mmol 1-氯戊烷，140℃中进行季铵化反应72h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到季铵盐聚合物；
将100mL N,N-二甲基乙酰胺、4g马来酸酯基聚乙烯醇、28mmol巯基乙胺加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.56mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应1h，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到功能化聚乙烯醇。
季铵盐类复合黏土稳定剂由9g季铵盐聚合物、4g功能化聚乙烯醇组成。将二者加入到蒸馏水中，搅拌溶解，配置成黏土稳定剂溶液。
对比例1以季铵盐聚合物作为黏土稳定剂（与实施例1的制备方法相同）。将9g季铵盐聚合物加入到蒸馏水中，搅拌溶解，配置成黏土稳定剂溶液。
对比例2以功能化聚乙烯醇作为黏土稳定剂（与实施例1的制备方法相同）。将1g功能化聚乙烯醇加入到蒸馏水中，搅拌溶解，配置成黏土稳定剂溶液。
对比例3
将80mL N,N-二甲基乙酰胺、22mmol 2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、15mol三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入到反应容器中，通入氮气，滴加0.45mmol安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应0.5h，减压蒸馏，乙醇洗涤，得到聚合物。
季铵盐类复合黏土稳定剂由9g聚合物、1g功能化聚乙烯醇（与实施例1制备方法相同）组成。将二者加入到蒸馏水中，搅拌均匀后，配置成黏土稳定剂溶液。
黏土稳定剂防膨性能测试：控制各实施例和对比例的黏土稳定剂溶液的总质量浓度为50-400mg/L；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》，测试黏土稳定剂溶液对膨润土的防膨性能。测试温度为25℃，测试介质分别为蒸馏水和煤油。以膨润土作为模拟黏土。
防膨率Q=（V水-V黏）/（V水-V油）×100%。V水是膨润土在蒸馏水中膨胀后体积。V黏是膨润土在黏土稳定剂溶液中膨胀后体积。V油是膨润土在煤油中膨胀后体积。
表1黏土稳定剂防膨性能测试
控制黏土稳定剂溶液的总质量浓度为300mg/L；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》，测试黏土稳定剂溶液对膨润土的防膨性能。测试温度为25-100℃，测试介质分别为蒸馏水和煤油。
本发明的实施例利用季铵盐聚合物、功能化聚乙烯醇进行复配，得到黏土稳定剂；季铵盐聚合物含有季铵盐、酰胺键等亲水基团，功能化聚乙烯醇含有羧基、氨基等亲水基团，可以使二者均匀溶解在水中，得到均一稳定的黏土稳定剂溶液。
季铵盐聚合物的分子链中含有大量的正电性的季铵盐基团，可以和硅酸盐黏土表面的负电性基团形成静电作用，从而使季铵盐聚合物吸附在黏土表面，吸附时产生电荷中和作用，降低了黏土的离子交换能力，可以防止水进入黏土硅酸盐晶体内部，克服了黏土因吸附水合阳离子而发生膨胀的问题，从而表现出优异的防膨性能。
并且季铵盐聚合物含有三维树枝状分子链，其含有的酰胺键等基团，可以与功能化聚乙烯醇的羧基、氨基、羟基等基团发生氢键相互作用，通过氢键交联作用，在黏土外层形成空间交联网络，从而实现对黏土的包覆作用，可以抑制水分子进入到黏土硅酸盐晶体内部，抑制黏土发生膨胀，进一步提高其防膨性能。在黏土稳定剂溶液浓度为300mg/L时，防膨率达到84.4-95.1%。同时季铵盐聚合物含有稳定性的芳环结构，耐热性好，高温下结构稳定性强，在100℃高温下，防膨率仍然达到77.2-87.5%。在高温注水采油作用工程、油气井开采等领域有很好的应用前景。
对比例1以季铵盐聚合物作为黏土稳定剂，没有加入功能化聚乙烯醇，没有通过交联作用，在黏土外层形成空间交联网络，没有实现对黏土的包覆作用，没有很好的抑制水分子进入到黏土硅酸盐晶体内部，防膨性能不佳。
对比例2以功能化聚乙烯醇作为黏土稳定剂，不含有季铵盐基团，防膨性能最差。
对比例3以聚合物、功能化聚乙烯醇复配成黏土稳定剂，聚合物不含有季铵盐基团，防膨性能不佳。
Claims (10)
1.一种季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述季铵盐类复合黏土稳定剂包括90-96重量份季铵盐聚合物、4-10重量份功能化聚乙烯醇；
所述季铵盐聚合物的制备方法如下：将N,N-二甲基乙酰胺、2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯加入到反应容器中，通入氮气，滴加安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应，减压蒸馏，乙醇洗涤，产物再加入到N,N-二甲基乙酰胺中，加入烷基氯化物，进行季铵化反应，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到季铵盐聚合物；
所述功能化聚乙烯醇的制备方法如下：将N,N-二甲基乙酰胺、马来酸酯基聚乙烯醇、巯基乙胺加入到反应容器中，通入氮气，滴加安息香二甲醚，置于紫外灯下，进行光点击反应，减压蒸馏，乙醇洗涤产物，干燥，得到功能化聚乙烯醇。
2.根据权利要求1所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述季铵盐聚合物的制备方法中，N,N-二甲基乙酰胺、2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、安息香二甲醚的比例为（4-7）L:（1.4-1.6）mol:1mol:（0.02-0.03）mol。
3.根据权利要求1所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述烷基氯化物为1-氯丙烷、1-氯丁烷、1-氯戊烷中的任一种。
4.根据权利要求1所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述季铵盐聚合物的制备方法中，光点击反应的时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述季铵盐聚合物的制备方法中，季铵化反应的温度控制为120-140℃，反应的时间控制为72-96h。
6.根据权利要求1所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述功能化聚乙烯醇的制备方法中，N,N-二甲基乙酰胺、马来酸酯基聚乙烯醇、巯基乙胺、安息香二甲醚的比例为（15-25）mL:1g:（4-7）mmol:（0.08-0.14）mmol。
7.根据权利要求1所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述功能化聚乙烯醇的制备方法中，光点击反应的时间为0.5-1h。
8.根据权利要求7所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺的制备方法如下：
将溶剂、4-巯基苯甲酸、2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑加入到反应容器中，20-30℃中反应12-24h，减压蒸馏，产物用乙酸乙酯重结晶，得到2,2’-二（巯基乙酰胺）-N-甲基二乙胺。
9.根据权利要求8所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述溶剂、4-巯基苯甲酸、2,2’-二氨基-N-甲基二乙胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑的比例为（3-5）L:（2-2.1）mol:1mol:（2-2.2）mol:（2-2.2）mol。
10.根据权利要求8所述的季铵盐类复合黏土稳定剂，其特征在于，所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的任一种。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1344548A (en) * | 1970-08-20 | 1974-01-23 | Agfa Gevaert Ag | Benzimidazole derivatives |
| US4826888A (en) * | 1985-10-07 | 1989-05-02 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Photopolymerizable composition |
| US6017974A (en) * | 1997-04-03 | 2000-01-25 | Mitsubishi Chemical Corporation | Activation energy beam curable coating composition |
| CN101033360A (zh) * | 2006-12-15 | 2007-09-12 | 湖南工业大学 | 有机/无机杂化反应性半互穿网络结构乳液的制备方法 |
| CN101220126A (zh) * | 2007-12-21 | 2008-07-16 | 北京化工大学 | 梯度交联高分子材料的制备方法 |
| CN102911540A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-02-06 | 华南理工大学 | 一种疏水性mma树脂地坪涂料及其制备方法 |
| CN105399901A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-16 | 湖北工程学院 | 一种亲水性超高分子量聚乙烯粉末的组合制备方法 |
| CN106221359A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-14 | 胡庆福 | 一种光敏印油组合物及其制备方法 |
| CN106968132A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-07-21 | 浙江可思克高新材料股份有限公司 | 一种纸张干强剂 |
| CN107652874A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-02-02 | 东莞职业技术学院 | 食品包装印刷用环保uv光油的制备方法 |
| CN112426884A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-03-02 | 嘉兴市爵拓科技有限公司 | 一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法 |
-
2024
- 2024-02-22 CN CN202410194445.1A patent/CN117757458B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1344548A (en) * | 1970-08-20 | 1974-01-23 | Agfa Gevaert Ag | Benzimidazole derivatives |
| US4826888A (en) * | 1985-10-07 | 1989-05-02 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Photopolymerizable composition |
| US6017974A (en) * | 1997-04-03 | 2000-01-25 | Mitsubishi Chemical Corporation | Activation energy beam curable coating composition |
| CN101033360A (zh) * | 2006-12-15 | 2007-09-12 | 湖南工业大学 | 有机/无机杂化反应性半互穿网络结构乳液的制备方法 |
| CN101220126A (zh) * | 2007-12-21 | 2008-07-16 | 北京化工大学 | 梯度交联高分子材料的制备方法 |
| CN102911540A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-02-06 | 华南理工大学 | 一种疏水性mma树脂地坪涂料及其制备方法 |
| CN105399901A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-16 | 湖北工程学院 | 一种亲水性超高分子量聚乙烯粉末的组合制备方法 |
| CN106221359A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-14 | 胡庆福 | 一种光敏印油组合物及其制备方法 |
| CN106968132A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-07-21 | 浙江可思克高新材料股份有限公司 | 一种纸张干强剂 |
| CN107652874A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-02-02 | 东莞职业技术学院 | 食品包装印刷用环保uv光油的制备方法 |
| CN112426884A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-03-02 | 嘉兴市爵拓科技有限公司 | 一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法 |
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