[发明专利]一种两性离子聚合物粘土稳定剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油工业油藏聚合物驱油的一种两性离子聚合物粘土稳定剂及制备方法。 

背景技术

油田钻井过程中，由于粘土矿物（Clay mineral）广泛存在于油层中，如果开发措施不当，容易造成粘土矿物水化膨胀（Hydration expansion）、分散(Dispersion)和运移(Migration)，而堵塞地层孔隙结构的喉部，降低地层渗透性，导致地层损害。研究表明，在外部水环境的作用下，粘土矿物的水化膨胀是导致岩石力学强度降低，诱发工程问题主要原因。因此，在工程上一般采用在工作液中加入粘土稳定剂抑制粘土的水化膨胀，从而减缓或抑制岩石强度的降低，保证井壁的稳定性（刘向君,刘洪等.钻井液浸泡对库车组泥岩强度的影响及应用研究,岩石力学与工程学报, 2009.9,28(2):3920-3925）。 

粘土稳定剂根据化学组成的不同可分为三大类：（1）无机盐类粘土稳定剂。无机盐类粘土稳定剂货源广、价格低、使用维护简单，但只能暂时稳定粘土颗粒，不耐冲刷，且这类粘土稳定剂不能产生多点吸附(J. Swenson et al. Interlayer Structure of a Clay-Polymer-Salt-Water System. Langmuir 2001,17 (13):3813–3818；Boek, E.S et al. Monte carlo molecular modeling studies of hydrated Li⁺，Na⁺，and K⁺ Smectites：Understanding the Role of Potassium as a Clay Swelling Inhibitor. J. Am. Chem. Soc.1995,117 (50):12608–12617；刘向君等. 溶液矿化度及加量对钠-蒙脱石晶间距的影响研究. 岩土力学. 2011,32(1):137-140）。（2）有机阳离子类粘土稳定剂。其优点是吸附作用强，可抗水冲洗，缺点是会使地层从亲水性转变成亲油性（叶坚等. 低渗透油田粘土稳定剂研制. 大庆石油地质与开发. 2007,26(4):92-95）。（3）有机聚合物类粘土稳定剂。该粘土稳定剂使用范围广，稳定效果好,有效时间长，既能抑制粘土的水化膨胀又能控制微粒的分散运移，且抗酸、碱、油、水的冲洗能力都较强。 

目前，国内外使用的有机聚合物粘土稳定剂主要为有机阳离子型聚合物。按其所含阳离子的不同又可分为聚季铵盐类、聚季磷盐类和聚叔硫盐三类。聚季铵盐型粘土稳定剂主要有聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）（宫本敬等. 低分子质量PDMDAAC粘土稳定剂的合成. 辽宁化工. 2009,38(4):229-232），二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物、聚三甲基烯丙基氯化铵（PTMAAC）（冯莉等. 季铵盐单体在蒙脱土中的插层原位聚合反应. 高等学校化学学报.2006,11:2213-2216）、环氧氯丙烷-二甲胺缩聚物(刘林,小阳离子粘土稳定剂PTA研制与应用,精细石油化工进展,2010,11(1):17-19)、乙烯基吡咯烷酮-丙烯酸酯季铵盐共聚物等。 

以上几类粘土稳定剂虽然在一定程度上提高了聚合物抗温抗盐的性能，但在耐高温、地层损失、抗剪切能力等方面仍然表现出一定的不足而且实际应用中成本较高。鉴于此，我们拟通过在季铵盐阳离子聚合物分子链中引入疏水基团，形成既具有季铵盐聚合物特点又具有疏水缔合聚合物(Kumacheva E, Rharbi Y, Winnik M A, et al. Fluorescence studies of an alkaline swellable associative polymer in aqueous solution[J].Langmuir.1997, 13: 182-186. 郑焰.油气开采用缔合聚合物合成与溶液性能研究[D].西南石油学院博士论文,1999.6. Gao B J, Guo H P, Wang J, et al. Preparation of Hydrophobic Association Polyacrylamide in a New Micellar Copolymerization System and Its Hydrophobically Associative Property. Macromolecules. 2008, 41, 2890-2897)，制备一种双赢型聚合物粘土稳定剂。 

发明内容