本發(fā)明涉及一種具有抗高溫性能的黏土穩(wěn)定劑，屬于油田助劑。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)油藏中低滲透油藏占比在70%左右，在開(kāi)采此類油藏時(shí)常通過(guò)水力壓裂來(lái)增加產(chǎn)能。然而在壓裂過(guò)程中，黏土礦物易遇水膨脹造成地層孔隙堵塞、井壁失穩(wěn)甚至坍塌，嚴(yán)重影響油氣產(chǎn)量。黏土穩(wěn)定劑是一種作用于黏土礦物的油田助劑，其帶有正電荷，可吸附在帶負(fù)電荷的黏土礦物表面，阻止水分子進(jìn)入黏土片層間，從而抑制黏土礦物的水化分散。

2、黏土穩(wěn)定劑的種類主要包括無(wú)機(jī)鹽類、陽(yáng)離子表面活性劑類及有機(jī)陽(yáng)離子聚合物類。無(wú)機(jī)鹽類黏土穩(wěn)定劑易在溶液中發(fā)生陽(yáng)離子交換，穩(wěn)定性、長(zhǎng)效性差且無(wú)法形成多點(diǎn)吸附，耐沖刷性較差，且無(wú)機(jī)鹽類黏土穩(wěn)定劑易危害地層微生物群落，引起土壤板結(jié)，對(duì)環(huán)境危害較大。隨著油藏開(kāi)采的不斷深入，儲(chǔ)層溫度不斷提高，陽(yáng)離子表面活性劑類黏土穩(wěn)定劑在高溫下易分解從而失去穩(wěn)定黏土的作用。含有胺基的有機(jī)陽(yáng)離子聚合物對(duì)防止黏土的水化膨脹和減少顆粒的分散運(yùn)移尤為有效，且耐溫能力強(qiáng)，可適用于中高溫儲(chǔ)層，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有黏土穩(wěn)定劑耐溫性能差、加量多易損害地層等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑及其制備方法。該黏土穩(wěn)定劑包含主鏈含雙苯環(huán)結(jié)構(gòu)的自制低聚有機(jī)銨鹽、芐基季銨鹽以及kcl，抗溫能力達(dá)300℃，該黏土穩(wěn)定劑加量為0.1%時(shí)，防膨率達(dá)85%以上。

2、本發(fā)明提供的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于它包含低聚有機(jī)鹽、芐基季銨鹽以及無(wú)機(jī)鹽kcl，其中低聚有機(jī)銨鹽結(jié)構(gòu)式為：

3、其中，n=8~16。

4、一般地，所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑組成中的低聚有機(jī)銨鹽、芐基季銨鹽和kcl的物質(zhì)的量比為1:20:12~1:30:18。

5、所述的低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，包括以下步驟：

6、（1）將雙酚a聚氧乙烯醚、溶劑、催化劑和活化劑加入反應(yīng)器中，向反應(yīng)器中通入n2氣進(jìn)行置換，排出反應(yīng)器內(nèi)空氣；

7、（2）按照所需羥氨比向反應(yīng)釜中通入氨氣，再充入氫氣，接著升溫至所需反應(yīng)溫度，在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行恒溫反應(yīng)得到胺化反應(yīng)產(chǎn)物；

8、（3）將上述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行減壓蒸餾并過(guò)濾得到粘稠狀液體，將該粘稠狀液體與酸反應(yīng)得到低聚有機(jī)銨鹽。

9、進(jìn)一步地，所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其溶劑為環(huán)己烷、叔丁醇、甲苯、四氫呋喃中的一種或多種組合。

10、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其催化劑中活性金屬組分為ni、co中的一種或兩種組合，活性組分重量占催化劑總重量的40%~60%。

11、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其催化劑的加入量占原料加入量的10wt%~30wt%。

12、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其催化活化劑為na2co3、nahco3、naoh及nh4cl的一種或多種組合。

13、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其羥氨比為1:2~1:7。

14、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其氫氣壓力控制在0~2mpa。

15、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其反應(yīng)溫度為160~220℃。

16、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其反應(yīng)時(shí)間為3~7h。

17、所述的一種低聚有機(jī)銨鹽的制備方法，其成鹽所用酸為鹽酸、甲酸、乙酸及硼酸的一種。

18、所述的一種芐基季銨鹽，該鹽為芐基三甲基氯化銨、芐基三甲基溴化銨及芐基三乙基氯化銨的一種。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：（1）提供了一種抗溫能力可達(dá)300℃的黏土穩(wěn)定劑，自制的低聚有機(jī)銨鹽中含雙苯環(huán)結(jié)構(gòu)及聚醚鏈段，在有效阻止水分子進(jìn)入黏土片層間的同時(shí)提升了耐溫性能；（2）提供了一種防膨性能優(yōu)異的黏土穩(wěn)定劑，該黏土穩(wěn)定劑在加量為0.1%時(shí)，防膨率可達(dá)85%以上；（3）在低聚有機(jī)銨鹽的制備方法中引入活化劑提升催化劑的催化效果，有效提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。

技術(shù)特征：

1.一種抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于它包含低聚有機(jī)銨鹽、芐基季銨鹽以及無(wú)機(jī)鹽kcl，其中低聚有機(jī)銨鹽結(jié)構(gòu)式為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于組成中的低聚有機(jī)銨鹽、芐基季銨鹽和kcl的物質(zhì)的量比為1:20:12~1:30:18。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述低聚有機(jī)銨鹽的制備方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述溶劑為環(huán)己烷、叔丁醇、甲苯、四氫呋喃中的一種或多種組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述催化劑中活性金屬組分為ni、co中的一種或兩種組合，活性組分重量占催化劑總重量的40%~60%。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述催化劑的加入量占原料加入量的10wt%~30wt%。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述活化劑為na2co3、nahco3、naoh及nh4cl的一種或多種組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述羥氨比為1:2~1:7。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于所述充入的氫氣壓力為0~2mpa。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于反應(yīng)溫度為160~220℃，反應(yīng)時(shí)間為3~7h。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于反應(yīng)中所用酸為鹽酸、甲酸、乙酸及硼酸的一種。

12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑，其特征在于芐基季銨鹽為芐基三甲基氯化銨、芐基三甲基溴化銨及芐基三乙基氯化銨的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油田助劑技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑及其制備方法，該黏土穩(wěn)定劑組成包括含有雙苯環(huán)及聚醚鏈段結(jié)構(gòu)的自制低聚有機(jī)銨鹽、芐基季銨鹽及KCl，具有優(yōu)異的耐溫性能及防膨性能。本發(fā)明提供的抗高溫高效黏土穩(wěn)定劑在加量?jī)H為0.1%時(shí)防膨率即可達(dá)到85%以上，抗溫能力達(dá)到300℃，耐水洗率達(dá)到100%，可用于油田的注水防膨及酸化壓裂防膨應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：駱慧,王康,魏開(kāi)軒,曾志強(qiáng),逯貴廣,王騰月
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26