CN118480342A - 一种粘土稳定剂及其制备方法 - Google Patents
一种粘土稳定剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118480342A CN118480342A CN202410941145.5A CN202410941145A CN118480342A CN 118480342 A CN118480342 A CN 118480342A CN 202410941145 A CN202410941145 A CN 202410941145A CN 118480342 A CN118480342 A CN 118480342A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- clay stabilizer
- substrate
- clay
- modified
- salt
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004927 clay Substances 0.000 title claims abstract description 169
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 title claims abstract description 157
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 46
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000002357 guanidines Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229920000768 polyamine Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 7
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N allyl alcohol Chemical compound OCC=C XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 27
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 27
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 23
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 150000003863 ammonium salts Chemical group 0.000 claims description 22
- ZQTYRTSKQFQYPQ-UHFFFAOYSA-N trisiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH2]O[SiH3] ZQTYRTSKQFQYPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 17
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- KKVTYAVXTDIPAP-UHFFFAOYSA-M sodium;methanesulfonate Chemical compound [Na+].CS([O-])(=O)=O KKVTYAVXTDIPAP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 17
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N ethyl hexanoate Chemical compound CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UOULCEYHQNCFFH-UHFFFAOYSA-M sodium;hydroxymethanesulfonate Chemical compound [Na+].OCS([O-])(=O)=O UOULCEYHQNCFFH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 229960000789 guanidine hydrochloride Drugs 0.000 claims description 11
- PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N guanidinium chloride Chemical compound [Cl-].NC(N)=[NH2+] PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfite Chemical compound COS(=O)OC BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ARKAOONWLHWUMJ-UHFFFAOYSA-N 2-hexadecyl-1,3,5,7,9,11,13,15-octaoxa-2,4,6,8,10,12,14,16-octasilacyclohexadecane Chemical compound C(CCCCCCCCCCCCCCC)[SiH]1O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH2]O1 ARKAOONWLHWUMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BCSYXDNNYLPNJO-UHFFFAOYSA-M C[Pt](C)(C)I Chemical compound C[Pt](C)(C)I BCSYXDNNYLPNJO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 125000005336 allyloxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 38
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 32
- 230000002579 anti-swelling effect Effects 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 24
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 14
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 14
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 12
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 12
- 206010042674 Swelling Diseases 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 11
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 11
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 11
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 10
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 8
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 8
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 5
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 5
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011850 water-based material Substances 0.000 description 2
- MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-phenylpyridine-3-carboxamide Chemical compound ClC1=NC=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- -1 amine sulfate salt Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater 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
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229920000587 hyperbranched polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002332 oil field water Substances 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009991 scouring Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
本发明属于稳定剂技术领域，具体涉及一种粘土稳定剂及其制备方法。所述方法包括：（1）将聚乙二醇衍生物、改性硅氧烷、季铵盐、有机金属盐、酰胺以及硫酸胺盐按比例混合均匀，反应得到基材；（2）将基材、脂肪族羧酸酯、烃类化合物以及多胺衍生物按比例混合均匀，制备预改性基材，将预改性基材、无环醇以及胍盐按比例混合均匀，反应得到改性基材；（3）将改性基材、硅氧烷以及有机金属盐按比例混合均匀反应，得到粘土稳定剂。本发明粘土稳定剂对颗粒物有良好的吸附效果，强化了粘土稳定剂的防膨性，并使得粘土稳定剂能够在经过水流冲洗后依旧保持良好的稳定效果，使其在较为苛刻的工作环境中依旧保持工作能力。
Description
技术领域
本发明属于稳定剂技术领域，具体涉及一种粘土稳定剂及其制备方法。
背景技术
粘土矿物在遭遇淡水时发生的膨胀与迁移现象，对地层渗透性构成的损伤，已成为石油开采过程中的一大难题。为解决这一问题，粘土稳定剂的应用显得尤为重要。该稳定剂能有效地附着于粘土表面，有效抑制水敏性矿物因水化而引发的膨胀与分散迁移，从而减轻对油气层的损害。目前，我国石油开采领域主要采用注水开发方式。然而，在实际开采过程中，地层中的粘土矿物在与水基物质接触后，易产生膨胀与分散，这不仅会直接导致储层渗透率的显著降低，还会对油气储层造成不可逆转的损害。为了有效应对这一问题，保护油气层的渗透性，我们在各类水基工作液中特别添加了粘土稳定剂。这些稳定剂在发挥作用时，其电解出的阳离子通过静电作用牢牢地吸附在粘土颗粒的表面上，从而降低粘土颗粒的负电性，并进一步包裹在颗粒表面，从而达到抑制粘土膨胀的效果。
现有公开技术油田作业中常用的粘土稳定剂主要分为无机盐类稳定剂与有机阳离子粘土稳定剂两类。其中，无机盐类粘土稳定剂初期拥有高效的防膨能力，但是在使用过程中受到冲刷的影响防膨能力逐渐减弱，仅在短时间内存在效果；有机阳离子粘土稳定剂则具有更为持久的效果，能够长期维持粘土的稳定性，不过，需要特别指出的是，对于低渗透油层而言，使用分子量较大的阳离子聚合物可能会加重对油田渗透率的负面影响。
发明内容
本发明技术方案针对现有公开技术方案中粘土稳定剂在现实使用过程中出现的耐温性较差、不耐水冲洗以及防膨效果不稳定等技术难题，提供一种粘土稳定剂及其制备方法。
本发明的主要目的在于：一、提高粘土稳定剂的热稳定性，使其在较为苛刻的工作环境中依旧保持工作能力。
二、粘土稳定剂能够在经过水流冲洗后依旧保持对粘土的稳定效果。
三、强化粘土稳定剂的防膨性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将聚乙二醇衍生物、改性硅氧烷、季铵盐、有机金属盐、酰胺以及硫酸胺盐按比例混合均匀，反应得到基材。
（2）将基材、脂肪族羧酸酯、烃类化合物以及多胺衍生物按比例混合均匀，制备预改性基材，将预改性基材、无环醇以及胍盐按比例混合均匀，反应得到改性基材。
（3）将改性基材、硅氧烷以及有机金属盐按比例混合均匀反应，得到粘土稳定剂。
作为优选，步骤（1）所述聚乙二醇衍生物为丙烯醇聚氧乙烯醚。
步骤（1）所述改性硅氧烷为聚醚改性三硅氧烷。
步骤（1）所述季铵盐为双季铵盐。
步骤（1）所述有机金属盐为羟甲基磺酸钠。
步骤（1）所述酰胺为丙烯酰胺。
步骤（1）所述硫酸胺盐为过硫酸胺。
步骤（1）所述聚乙二醇衍生物、改性硅氧烷、季铵盐、有机金属盐、酰胺以及硫酸胺盐按10：（0.8～1.2）：（3.7～4.1）：（3.8～4.2）：（0.9～1.1）：（0.5～1.5）的质量比混合均匀。
作为优选，步骤（1）所述改性硅氧烷的制备方法为：将烯丙氧基聚氧乙烯醚、十六烷基环八硅氧烷与三甲基碘化铂按（0.8～1.2）：1：（0.008～0.012）的质量比混合均匀，在温度为90～105 ℃的条件下搅拌反应4～7 h，制成聚醚改性三硅氧烷。
步骤（1）所述双季铵盐的制备方法为：将聚醚胺与亚硫酸二甲酯按1：（2.5～3.5）的质量比混合均匀，在温度为80～95 ℃的条件下搅拌反应2～5 h，在烘箱中烘干得到双季铵盐。
作为优选，步骤（1）所述反应为：在温度为40～90 ℃、pH为7～9的条件下搅拌2.5～4 h，pH调节采用0.01～1.0 mol/L的氢氧化钠溶液进行。
作为优选，步骤（2）所述脂肪族羧酸酯为正己酸乙酯。
步骤（2）所述烃类化合物为二乙烯三胺。
步骤（2）所述多胺衍生物为己二胺。
步骤（2）所述基材、脂肪族羧酸酯、烃类化合物以及多胺衍生物按3：1：（1.1～1.4）：（0.5～0.7）的质量比混合均匀。
步骤（2）所述制备预改性基材在温度为120～160 ℃的环境中反应制备2～5 h。
作为优选，步骤（2）所述无环醇为正丁醇。
步骤（2）所述胍盐为盐酸胍。
步骤（2）所述预改性基材、无环醇以及胍盐按5：（1.8～2.2）：0.5的质量比混合均匀。
步骤（2）所述反应为：在温度为80～105 ℃的环境中搅拌3～4.5 h。
作为优选，步骤（3）所述硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷。
步骤（3）所述有机金属盐为甲基磺酸钠。
步骤（3）所述改性基材、硅氧烷以及有机金属盐按5：（1.8～2.2）：（2.2～2.5）的质量比混合均匀。
作为优选，步骤（3）所述反应为：在保护气氛中、温度为110～125 ℃的环境中恒温3.5～5 h。
一种粘土稳定剂。
在本发明方案所提供的粘土稳定剂是一种复合类粘土稳定剂，该稳定剂存在多个分子链节，含有多个阳离子基团，可以凭借树枝状网络结构增加具备强吸附交换点数量，并且能够通过分子间作用力以及氢键吸附在被吸附颗粒表面。本发明提供的粘土稳定剂分子量适当，能够广泛应用于高渗及低渗油气层，其特有的刚性结构能够轻松渗透至粘土矿物层间，在各种化学力的共同作用下，确保高效且稳定的性能得以充分发挥。
在本发明技术方案中，核心之处在于通过超支化以及硅烷偶联等方式提供一种以丙烯醇聚氧乙烯醚为主要基材，能够产生树枝状网络结构的两性离子粘土稳定剂。在我国石油开采领域，注水开发是一种常见的技术手段。然而，在此过程中，地层中的粘土矿物与水基物质接触后，易发生膨胀和分散，导致储层渗透率显著下降，对油气储层构成严重威胁。为了有效保障油气层的渗透性，实际操作中常需在各类水基工作液中加入粘土稳定剂。粘土稳定剂的加入，能够显著抑制粘土对油气层的潜在损害。它在水基物质中电解出的阳离子，通过静电作用紧密地吸附在粘土颗粒表面，不仅能够有效降低粘土颗粒的负电性，还能通过包裹作用抑制粘土的膨胀趋势。目前，油田广泛应用的粘土稳定剂主要分为无机盐类和有机阳离子两大类。其中，无机盐类粘土稳定剂在初期阶段表现出较高的防膨效果，但其耐冲刷性能相对较弱，且防膨作用往往仅具有暂时性。相对而言，有机阳离子粘土稳定剂则具有更为持久的效果，能够长期保持粘土的稳定性。然而，值得注意的是，在低渗透油层的应用中，相对分子质量较大的阳离子聚合物可能会加剧对油田渗透率的负面影响。
在本发明技术方案中，通过对基材的最终改性，使得超支化后的基材具备特殊的三维结构，内部分子结构存在空腔，大量的端氨基存在于超支化基材表面，能够进行功能化改性，构建树枝状网络结构，能够有效提升粘土稳定剂的防膨性能，同时由于本发明制备的粘土稳定剂分子量较小，也不会对油田渗透率产生负面影响。
在本发明技术方案中，基材中的改性三硅氧烷存在两种分子间的结合方法硅氧碳型与硅碳型，其中硅碳型的结合方式在基材中大量存在。在基材内部，聚醚改性三硅氧烷中端羟基反应活性大于碳碳双键，导致硅氧碳的缩合反应优先进行，在基材内部利用聚醚改性三硅氧烷进行甲基封端，使得碳碳双键优先进行硅氢加成，形成水稳定性较好的硅碳键，保障最终制备的粘土稳定剂具有较强的耐水性。同时基材中引入聚醚改性三硅氧烷时，可以降低丙烯醇聚氧乙烯醚分子链与水分子接触的概率进一步强化稳定剂的耐水性。
季铵盐类粘土稳定剂是现有技术方案中油田注水开采过程中常见的化学添加剂，在本发明方案中经过聚醚胺与亚硫酸二甲酯形成的双季铵盐结构，该结构在水中具备带正电的高分子阳离子，能做到同时吸附多个粘土颗粒，吸附完成后在被吸附颗粒表面聚醚分子能够形成一层吸附保护层，能够有效防止被吸附颗粒的溶胀和迁移，此外本发明提供的粘土稳定剂在双季铵键的相互作用下能够在水中进行反应，形成具有反应能力的硅烷醇中间体，中间体进一步进行缩聚以形成聚合物，随后聚合物再进行水解，其产物与被吸附颗粒表面羟基引发脱水缩合，对被吸附颗粒表面进行改性，将亲水表面特性改变为亲油表面进一步抑制被吸附颗粒在水中的溶胀，其中聚醚硅在被吸附颗粒表面形成化学键，能够有效提高粘土稳定剂在使用过程中的耐温性，同时基材中引入季铵基团使材料分子具有双季铵盐多点吸附的特点，并且通过化学改性提高材料的化学吸附能力，同时提高了材料的耐高温性，扩大稳定剂的适用范围。
在本发明技术方案中，正己酸乙酯以及己二胺在高温环境中能够产生多个配位键形成交联小分子络合体，在高温反应作用下，小分子交联络合体分散于丙烯醇聚氧乙烯醚、双季铵盐以及羟甲基磺酸钠，在二乙烯三胺的引发下，形成微颗粒预交联体，该结构能在吸附粘土颗粒表面并且嵌入颗粒晶格中，实现对吸附颗粒的膨胀和运移的抑制，同时本发明所提供的粘土稳定剂能够依据环境中的pH变化产生不同的吸附效果，在与聚醚改性三硅氧烷、丙烯酰胺以及过硫酸胺协同作用下，能够在被吸附颗粒表面形成永久的多点吸附，并且与粘土产生化学键合，将被吸附粘土中的水分子脱离，使得被吸附粘土的缩膨进而加固被吸附颗粒之间的牢固性，减少被吸附粘土的运移，有利于提高粘土稳定剂使用过程中的耐水性。
在本发明技术方案中丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐在己二胺的引导下，在分子侧链上外接正己酸乙酯以及二乙烯三胺，形成超支化聚合物的三维结构，使稳定剂分子链加长，同时羟甲基磺酸钠加入反应，形成网络状小分子化合物与螯合结构，具备多种阳离子特性，能够进行多点吸附，当粘土稳定剂遇水后，使得中间体的高分子胶团因为静电以及氢键吸附均匀分散在溶液体系中，因电荷排斥效果，使得粘土稳定剂在土层中形成单分子吸附层，扩大粘土稳定剂在处理过程中的表面处理面积。同时本发明制备的粘土稳定剂构建的螯合结构还能够滞留土层中的金属离子，减少金属离子对稳定剂的干扰，使得粘土稳定剂能够更便捷的渗透到土层晶体中，也有易于稳定剂的表面吸附，延长粘土稳定剂的有效使用期。
在本发明技术方案中，经过超支化改性处理后，本发明的粘土稳定剂成功地融入了有机类粘土稳定剂的优良特性。在既有基础之上，本发明进一步引入了乙烯基三乙氧基硅烷与甲基磺酸钠进行改性处理，从而在本技术中成功实现了显著的协同效应。这一协同作用不仅极大地强化了粘土稳定剂的性能表现，更拓宽了其在实际应用中的适用范围，使得本发明在相关领域内展现出更高的实用价值。在粘土稳定剂的关键缩膨处理流程中，甲基磺酸钠凭借其卓越的强阳离子特性，成为不可或缺的组成部分，在乙烯基三乙氧基硅烷的精准协同作用下与改性基材内部进行硅烷偶联反应，使得改性基材内部成功形成了一种稳定且高效的强阳离子基团与活性吸附基团的组合体，重塑后的强阳离子基团凭借其强大的正电荷特性，能够牢牢吸附于粘土颗粒之上，从而显著抑制粘土的膨胀趋势。同时，活性吸附基团以其独特的吸附能力，将周围颗粒紧密联结，进一步提升了粘土的稳定性和抗迁移性。经过改性重排，本发明的粘土稳定剂在控制粘土膨胀与抑制颗粒迁移方面均展现出卓越的性能。这些基团通过吸附在粘土颗粒上，确保了颗粒之间维持紧密的、不分散的状态，从而有效预防了因外界压力或水流冲洗可能导致的裂缝及微粒产生现象。同时，甲基磺酸钠在此过程中充分提供了所需的阳离子浓度，有效防止了因阳离子交换可能引发的浸析现象，进而阻止了粘土颗粒的分散。此外，得益于硅烷偶联的改性作用，粘土颗粒的堆积形态得以保持，呈现出凝结和浓缩的稳定状态。
本发明优势之处在于：（1）本发明通过基材的选取以及后续的化学修饰，使得粘土稳定剂对阳离子颗粒物以及阴离子颗粒物都有良好的吸附效果，并且对被吸附颗粒的结构进行修饰，强化粘土稳定剂的防膨性。
（2）本发明通过构建超支化三维结构，在构建吸附交换空间的同时，还能够对被吸附颗粒表面进行改性，使得粘土稳定剂能够在经过水流冲洗后依旧保持良好的稳定效果。
（3）本发明通过对稳定剂进行硅烷偶联，重新构建稳定剂内部结构，使其在不同pH条件、不同温度条件下都能够提供充足的吸附交换点，使其在较为苛刻的工作环境中依旧保持工作能力。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
如无特殊说明，本发明实施例中，聚醚改性三硅氧烷和双季铵盐的制备方法分别如下：聚醚改性三硅氧烷制备方法为：将烯丙氧基聚氧乙烯醚、十六烷基环八硅氧烷与三甲基碘化铂按1：1：0.01的质量比混合均匀，在温度为95 ℃的条件下搅拌反应6 h，制成聚醚改性三硅氧烷。
双季铵盐的制备方法为：将聚醚胺与亚硫酸二甲酯按1：3的质量比混合均匀，在温度为85 ℃的条件下搅拌反应4 h，在烘箱中烘干得到双季铵盐。
实施例1：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：0.8：3.7：4：1：0.5的质量比混合均匀，在温度为40 ℃、用浓度为0.05mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至7搅拌4 h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.1：0.5的质量比混合均匀，在温度为120 ℃的环境中反应制备5 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：1.8：0.5的质量比混合均匀，在温度为80 ℃的环境中搅拌反应4.5 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：1.8：2.2的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为110 ℃的环境中进行反应5 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行性能检测，具体表征结果如下。
防膨率检测：称取0.5 g膨润土，加入10 mL去离子水，定容摇匀，在室温下静置2h，在转速为1500 r/min的条件下离心15 min，记录膨润土体积；称取0.5 g膨润土、0.025 g粘土稳定剂，加入10 mL去离子水，定容摇匀，在室温下静置2 h，在转速为1500 r/min的条件下离心15 min，记录膨润土体积；称取0.5 g膨润土，加入10 mL煤油，定容摇匀，在室温下静置2 h，在转速为1500 r/min的条件下离心15 min，记录膨润土体积，并按照如下公式计算粘土稳定剂的防膨率。
式中：——粘土稳定剂防膨率，%。
——膨润土在煤油中的体积，mL。
——膨润土在粘土稳定剂中的体积，mL。
——膨润土在清水中的体积，mL。
耐水洗检测：将上述检测中粘土稳定剂检测样品组取出，将离心管中的上层清液倒出，加去离子水至10 mL，充分搅拌均匀，在室温条件下静置2 h后，在离心机中以1500 r/min转速条件下离心15 min，最终测量记录离心管中膨润土体积，并采用如下公式计算粘土稳定剂的耐水性。
式中：——粘土稳定剂耐水性，%。
——膨润土在粘土稳定剂中的体积，mL。
——膨润土水洗后的膨胀体积，mL。
——膨润土在清水中的体积，mL。
此外，参考SY/T 5370-2018中的检测方法，使用圆环法在室温下对实施例所制备的粘土稳定剂进行表面及界面张力测定，同时在温度为120 ℃、压力为24 MPa的环境中对实施例所制备的粘土稳定剂进行表面及界面张力测定，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
实施例2：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：1：3.9：4：1：1的质量比混合均匀，在温度为65 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至8搅拌3.25 h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.2：0.6的质量比混合均匀，在温度为140 ℃的环境中反应制备3.5 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2：0.5的质量比混合均匀，在温度为95 ℃的环境中搅拌反应3.75 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2：2.3的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为115 ℃的环境中进行反应4.5 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
实施例3：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：1.1：4：4：1：1的质量比混合均匀，在温度为70 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9搅拌3h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.3：0.6的质量比混合均匀，在温度为140 ℃的环境中反应制备3 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2.1：0.5的质量比混合均匀，在温度为100 ℃的环境中搅拌反应3.5 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2.1：2.4的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为120 ℃的环境中进行反应4 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
实施例4：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：1.2：4.1：4：1：1.5的质量比混合均匀，在温度为90 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9搅拌2.5 h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.4：0.7的质量比混合均匀，在温度为160 ℃的环境中反应制备2 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2.2：0.5的质量比混合均匀，在温度为105 ℃的环境中搅拌反应3 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2.2：2.5的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为125 ℃的环境中进行反应3.5 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
实施例5：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：1.2：3.7：4：1：0.5的质量比混合均匀，在温度为70 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9搅拌3 h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.3：0.6的质量比混合均匀，在温度为140 ℃的环境中反应制备3 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2.1：0.5的质量比混合均匀，在温度为100 ℃的环境中搅拌反应3.5 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2.1：2.4的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为120 ℃的环境中进行反应4 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
同时，综合分析实施例3与实施例5数据，实施例5中由于基材中聚醚改性三硅氧烷组分含量相对增加，在材料内部分子间硅碳键的影响下，基材内部聚合分子封端占比较高，虽然进一步提高制备出的粘土稳定剂的耐水性，但是超支化过程中部分三维分子腔不完整，导致吸附点数量有所减少，综上所述增大基材中聚醚改性三硅氧烷组分含量并不能有效地强化粘土稳定性的整体性能，具体使用过程中可依据实际情况对基材组分进行改动。
实施例6：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：0.8：4.1：4：1：0.5的质量比混合均匀，在温度为70 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9搅拌3 h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.3：0.6的质量比混合均匀，在温度为140 ℃的环境中反应制备3 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2.1：0.5的质量比混合均匀，在温度为100 ℃的环境中搅拌反应3.5 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2.1：2.4的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为120 ℃的环境中进行反应4 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
同时，综合分析实施例3与实施例6的制备过程和数据，可以看出实施例6的步骤1）中双季铵盐组分含量相对增加，基材中产生的微颗粒预交联体增多，抑制被吸附颗粒的膨胀和运移能力增强，但是由于双季铵盐在基材内部化学键合效果加大，使得树枝状网络结构出现缺陷，在pH大于10的环境中吸附交联点活性小幅度降低，综上所述增大基材中双季铵盐组分含量并不能有效地强化粘土稳定性的整体性能，具体使用过程中可依据实际情况对基材组分进行改动。
实施例7：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：1.1：4：4：1：1的质量比混合均匀，在温度为70 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9搅拌3h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.3：0.6的质量比混合均匀，在温度为140 ℃的环境中反应制备3 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2.1：0.5的质量比混合均匀，在温度为100 ℃的环境中搅拌反应4.5 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2.1：2.4的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为120 ℃的环境中进行反应4 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
同时，综合分析实施例3与实施例7数据，实施例7中延长超支化反应时间，使得超支化程度增加，能够产生更加密集的树枝状网络，提供更多的分子空腔，使得实施例所制备的粘土稳定剂会有更多的强吸附交联点，防膨率得到提升，同时硅烷偶联改性中会产生更多的耐水的碳硅键，使得粘土稳定剂耐水性也有增强。但是，由于基材内部能够产生的吸附作用有限，过于密集的网络会出现没有交联点的分子空腔，使得在高温条件下，这些空腔会产生其他副反应，进而影响粘土稳定剂在高温环境中的使用。综上所述延长超支化反应时间并不能有效地强化粘土稳定性的整体性能，具体使用过程中可依据实际情况对超支化时间进行改动。
实施例8：一种粘土稳定剂的制备方法，所述方法包括：（1）将丙烯醇聚氧乙烯醚、聚醚改性三硅氧烷、双季铵盐、羟甲基磺酸钠、丙烯酰胺以及过硫酸胺按10：1.1：4：4：1：1的质量比混合均匀，在温度为70 ℃、用浓度为0.05 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9搅拌3h，制备基材。
（2）将基材、正己酸乙酯、二乙烯三胺以及己二胺按3：1：1.3：0.6的质量比混合均匀，在温度为140 ℃的环境中反应制备3 h，制备预改性基材，将预改性基材、正丁醇以及盐酸胍按5：2.1：0.5的质量比混合均匀，在温度为100 ℃的环境中搅拌反应3.5 h，制备改性基材。
（3）将改性基材、乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠按5：2.1：2.4的质量比混合均匀，在氮气气氛、温度为120 ℃的环境中进行反应5 h，制备粘土稳定剂。
将实施例所制备的粘土稳定剂进行同实施例1的性能检测，具体表征结果如下。
分析上述表征结果，实施例所制备粘土稳定剂中由于含有多吸附位点使其具备优秀的防膨性能，抗水洗能力突出，并且在高温高压环境中依旧能够保持大于50 %的稳定剂特性。
同时，综合分析实施例3与实施例8数据，实施例8中延长硅烷偶联反应时间，由于硅烷偶联反应的充分进行，实施例所制备的粘土稳定剂耐热性得到强化，但是随着硅烷偶联程度的增加，Zeta电位逐渐增大，由被吸附颗粒组成的粒径先增大后减小，膨润土颗粒无法紧密连接，无法将水完全挤出，导致缩膨率低于防膨率，导致粘土稳定剂防膨率有所下降。综上所述延长硅烷偶联反应时间并不能有效地强化粘土稳定性的整体性能，具体使用过程中可依据实际情况对硅烷偶联程度进行改动。
对比例1：一种粘土稳定剂的制备方法，其具体制备方法同实施例1，对比例仅对本发明特有的基材进行改变，使用等量的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵替代步骤（1）所制得的基材，进行粘土稳定剂的制备，将对比例所制备的粘土稳定剂与实施例1使用相同的方式进行性能检测，表征结果如下。
分析上述表征结果，对比例所制备的粘土稳定剂具备较好的防膨率和耐水性，但是由于对比例所制备粘土稳定剂分子间相互作用力小，导致稳定剂的表面张力以及界面张力都相较于实施例要小，尤其是在温度为120 ℃、压强为24 MPa的环境中出现高温交联现象，引起胶凝的恶性流变现象。
对比例2：一种粘土稳定剂的制备方法，其具体制备方法同实施例1，对比例仅对本发明特有的基材改性工艺进行改变，不对基材进行超支化改性，即步骤（2）所制得的预改性基材简单与正丁醇和盐酸胍混合但不进行反应，随后以等量的混合物替代改性基材进行步骤（3）的反应，进行粘土稳定剂的制备，将对比例所制备的粘土稳定剂与实施例1使用相同的方式进行性能检测，表征结果如下。
分析上述表征结果，对比例所制备的粘土稳定剂只有相对耐水性和耐热性变化不大，其余性能均有明显下降，在本发明技术方案中对基材进行超支化目的是通过支链构建材料内部结构，以及提供强吸附交联点，同时通过分子空腔保证粘土稳定剂分子量较小的同时具备良好的内部稳定结构。
对比例3：一种粘土稳定剂的制备方法，其具体制备方法同实施例1，对比例仅对本发明特有的基材改性工艺进行改变，不对基材进行硅烷偶联改性，即对经过步骤（2）所制得的改性基材直接作为粘土稳定剂使用，不再使用乙烯基三乙氧基硅烷以及甲基磺酸钠进行改性，进行粘土稳定剂的制备，将对比例所制备的粘土稳定剂与实施例1使用相同的方式进行性能检测，表征结果如下。
分析上述表征结果，对比例所制备的粘土稳定剂由于没有经过硅烷改性产生协同效果，各项检测数据均有所下降，特别是耐水性和耐热性。在本发明技术方案中，甲基磺酸钠与乙烯基三乙氧基硅烷之间的相互作用，使得基材具备强阳离子基团以及活性吸附基团，这两类基团的存在宏观表现为基材内部出现凝结、被吸附的颗粒之间能够更好的相互吸附，提高粘土稳定剂体系中各类分子之间的稳定性。
对比例4：某市售无机粘土稳定剂，所述市售无机粘土稳定剂主要材料为氯化钠，将某市售粘土稳定剂与实施例1使用相同的方式进行部分性能检测，表征结果如下。
分析上述表征结果，市售粘土稳定剂其晶体构造呈现类硅氧四面体结构，能够与带负电的粘土表面形成紧密的结合，粘土稳定剂通过在粘土表面上交换钠离子来抑制粘土膨胀，但是在实际操作中一些离子会再次被地层水中的钠离子取代，粘土将再次转化为可膨胀或可分散的形式，使得其稳定粘土的作用具有时效性，长期效果不佳。
Claims (9)
1.一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：（1）将聚乙二醇衍生物、改性硅氧烷、季铵盐、有机金属盐、酰胺以及硫酸胺盐按比例混合均匀，反应得到基材；（2）将基材、脂肪族羧酸酯、烃类化合物以及多胺衍生物按比例混合均匀，制备预改性基材，将预改性基材、无环醇以及胍盐按比例混合均匀，反应得到改性基材；（3）将改性基材、硅氧烷以及有机金属盐按比例混合均匀反应，得到粘土稳定剂。
2.根据权利要求1所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚乙二醇衍生物为丙烯醇聚氧乙烯醚；步骤（1）所述改性硅氧烷为聚醚改性三硅氧烷；步骤（1）所述季铵盐为双季铵盐；步骤（1）所述有机金属盐为羟甲基磺酸钠；步骤（1）所述酰胺为丙烯酰胺；步骤（1）所述硫酸胺盐为过硫酸胺；步骤（1）所述聚乙二醇衍生物、改性硅氧烷、季铵盐、有机金属盐、酰胺以及硫酸胺盐按10：（0.8～1.2）：（3.7～4.1）：（3.8～4.2）：（0.9～1.1）：（0.5～1.5）的质量比混合均匀。
3.根据权利要求2所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述改性硅氧烷的制备方法为：将烯丙氧基聚氧乙烯醚、十六烷基环八硅氧烷与三甲基碘化铂按（0.8～1.2）：1：（0.008～0.012）的质量比混合均匀，在温度为90～105 ℃的条件下搅拌反应4～7 h，制成聚醚改性三硅氧烷；步骤（1）所述双季铵盐的制备方法为：将聚醚胺与亚硫酸二甲酯按1：（2.5～3.5）的质量比混合均匀，在温度为80～95 ℃的条件下搅拌反应2～5h，在烘箱中烘干得到双季铵盐。
4.根据权利要求1所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述反应为：在温度为40～90 ℃、pH为7～9的条件下搅拌2.5～4 h。
5.根据权利要求1所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述脂肪族羧酸酯为正己酸乙酯；步骤（2）所述烃类化合物为二乙烯三胺；步骤（2）所述多胺衍生物为己二胺；步骤（2）所述基材、脂肪族羧酸酯、烃类化合物以及多胺衍生物按3：1：（1.1～1.4）：（0.5～0.7）的质量比混合均匀；步骤（2）所述制备预改性基材在温度为120～160 ℃的环境中反应制备2～5 h。
6.根据权利要求1所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述无环醇为正丁醇；步骤（2）所述胍盐为盐酸胍；步骤（2）所述预改性基材、无环醇以及胍盐按5：（1.8～2.2）：0.5的质量比混合均匀；步骤（2）所述反应为：在温度为80～105 ℃的环境中搅拌3～4.5 h。
7.根据权利要求1所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述硅氧烷为乙烯基三乙氧基硅烷；步骤（3）所述有机金属盐为甲基磺酸钠；步骤（3）所述改性基材、硅氧烷以及有机金属盐按5：（1.8～2.2）：（2.2～2.5）的质量比混合均匀。
8.根据权利要求1或7所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述反应为：在保护气氛中、温度为110～125 ℃的环境中恒温3.5～5 h。
9.一种如权利要求1至8任一方法所制得的粘土稳定剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410941145.5A CN118480342B (zh) | 2024-07-15 | 一种粘土稳定剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410941145.5A CN118480342B (zh) | 2024-07-15 | 一种粘土稳定剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118480342A true CN118480342A (zh) | 2024-08-13 |
| CN118480342B CN118480342B (zh) | 2024-10-22 |
Family
ID=
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000256661A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-19 | Nippon Shokubai Co Ltd | 掘削安定液および掘削工法 |
| CA2550834A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-24 | Innovative Chemical Technologies Canada Ltd. | Clay control additive for wellbore fluids |
| CN101039913A (zh) * | 2004-08-24 | 2007-09-19 | 巴斯福股份公司 | 制备高纯度季铵化合物的方法 |
| CN102382292A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-03-21 | 浙江皇马化工集团有限公司 | 一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法 |
| US20150210913A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-07-30 | D.V. Satyanarayana Gupta | Clay stabilizer and method of use |
| CA3007808A1 (en) * | 2017-06-13 | 2018-12-13 | Evonik Degussa Gmbh | Process for preparing sic-bonded polyethersiloxanes |
| CN110183596A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-30 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 复合改性锂皂石及其制备方法和在油基钻井液中的应用 |
| CN113603891A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-05 | 李先明 | 一种非离子型聚醚改性四硅氧烷表面活性剂的制备方法 |
| RU2759256C1 (ru) * | 2020-10-22 | 2021-11-11 | КЗДжей Нью Материалс Груп Ко., Лтд. | Поликарбоксилатный суперпластификатор с высокой адсорбцией и устойчивостью к глине и его получение |
| CN115947903A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-04-11 | 中国石油大学(华东) | 一种抗高温抗高盐超支化有机硅降滤失剂及其制备方法与应用 |
| CN116425979A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-07-14 | 西南石油大学 | 一种甜菜碱型聚硅氧烷、其制备方法及其应用 |
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000256661A (ja) * | 1999-03-09 | 2000-09-19 | Nippon Shokubai Co Ltd | 掘削安定液および掘削工法 |
| CN101039913A (zh) * | 2004-08-24 | 2007-09-19 | 巴斯福股份公司 | 制备高纯度季铵化合物的方法 |
| CA2550834A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-24 | Innovative Chemical Technologies Canada Ltd. | Clay control additive for wellbore fluids |
| CN102382292A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-03-21 | 浙江皇马化工集团有限公司 | 一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法 |
| US20150210913A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-07-30 | D.V. Satyanarayana Gupta | Clay stabilizer and method of use |
| CA3007808A1 (en) * | 2017-06-13 | 2018-12-13 | Evonik Degussa Gmbh | Process for preparing sic-bonded polyethersiloxanes |
| CN110183596A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-30 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 复合改性锂皂石及其制备方法和在油基钻井液中的应用 |
| RU2759256C1 (ru) * | 2020-10-22 | 2021-11-11 | КЗДжей Нью Материалс Груп Ко., Лтд. | Поликарбоксилатный суперпластификатор с высокой адсорбцией и устойчивостью к глине и его получение |
| CN113603891A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-05 | 李先明 | 一种非离子型聚醚改性四硅氧烷表面活性剂的制备方法 |
| CN115947903A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-04-11 | 中国石油大学(华东) | 一种抗高温抗高盐超支化有机硅降滤失剂及其制备方法与应用 |
| CN116425979A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-07-14 | 西南石油大学 | 一种甜菜碱型聚硅氧烷、其制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李顺琴;黄良仙;李婷;张乐;李丹杰;: "季铵盐型聚醚改性三硅氧烷的合成与性能测试", 印染助剂, vol. 33, no. 04, 30 April 2016 (2016-04-30), pages 24 - 28 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7117942B2 (en) | Methods useful for controlling fluid loss during sand control operations | |
| US8251141B2 (en) | Methods useful for controlling fluid loss during sand control operations | |
| US7207387B2 (en) | Methods and compositions for use with spacer fluids used in subterranean well bores | |
| CN105670578B (zh) | 一种硅胺基钻井液及其制备方法 | |
| US20120168166A1 (en) | Methods Useful for Diverting Aqueous Fluids in Subterranean Operations | |
| CN112457838B (zh) | 一种新型耐酸耐盐缩膨剂及其制备方法 | |
| CN105754579A (zh) | 粘土防膨缩膨剂及其制备方法 | |
| CN107312507B (zh) | 一种黏土稳定剂及其应用 | |
| CN110358510B (zh) | 一种陆相页岩用强敏防膨抑制剂及其制备方法 | |
| CN118480342B (zh) | 一种粘土稳定剂及其制备方法 | |
| CN114230227B (zh) | 一种抗泥型混凝土减胶剂及其制备方法和用途 | |
| CN111057526B (zh) | 一种环保防塌钻井液及其制备方法 | |
| CN118480342A (zh) | 一种粘土稳定剂及其制备方法 | |
| CN111574978A (zh) | 一种冻胶堵剂、制备方法及其应用 | |
| CN116462849A (zh) | 一种基于分子纳米粒子的抗高温抑制剂及其制备方法 | |
| CN107459291B (zh) | 一种环保防渗的膨润土及其制备方法 | |
| CN107987810B (zh) | 一种油基交联封堵剂及其制备方法 | |
| CN115975112A (zh) | 一种抗高温有机硅交联淀粉降滤失剂及其制备方法与应用 | |
| CN117487041B (zh) | 一种耐温粘土稳定剂及其制备方法 | |
| CN109762102B (zh) | 一种高耐矿化水、低内聚能、具有自抗菌功能的聚丙烯酰胺及其制备方法 | |
| CN114805682A (zh) | 一种两性粘土稳定剂及其制备方法 | |
| CN118496433B (zh) | 一种油田注水稳定剂及其制备方法 | |
| CN116004216B (zh) | 一种压裂用铵盐复合络合剂及其制备方法 | |
| CN110776891A (zh) | 一种环保型降压增注多孪活性剂及其制备方法 | |
| CN115960306B (zh) | 一种原料组合物、钻井液用降滤失剂及其制备方法和应用 |
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 |