[发明专利]小阳离子双季铵盐粘土稳定剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油气田压裂用的油田化学剂，尤其涉及压裂用粘土稳定剂小阳离子双季铵盐的制备，具体是一种小阳离子双季铵盐粘土稳定剂及其制备方法。

背景技术

油田储层中含有一定量的粘土矿物，这些粘土在注水、酸化、压裂等储层的开发过程中遇到水或水基物质很容易产生水化膨胀、运移，堵塞储层通道,造成油气层损害。引起储层伤害的粘土矿物主要有蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石等。在压裂液中加入粘土稳定剂，可有效地吸附在粘土表面，防止储层内水敏性矿物水化膨胀及分散运移而对油气层造成伤害、影响油田开发效果。

粘土稳定剂根据结构及性质不同，主要分为无机盐类、无机聚合物类、有机阳离子聚合物等。以有机阳离子聚合物研究较多，且以季铵盐型、聚季铵盐型粘土稳定剂研究为主。包括低聚季铵盐型防膨剂、三元共聚物防膨剂、四元共聚物磷酸盐防膨剂等。小分子季铵盐型粘土稳定剂正电荷密度较高，能够同时吸附多个粘土颗粒，形成多点吸附。双季铵盐(Gemini型)化合物中含有两个季氮原子，较之一般的季铵盐具有低毒、广泛的生物活性和良好的水溶性等特点，其开发及应用是现今国内外研究的热点。因具有优异的杀菌效果成为油田注水系统中新型杀菌药剂的主剂，但是对于其在粘土稳定领域中的应用，国内外文献中则报道极少。

目前双季铵盐粘土稳定剂的研究主要有三甲胺盐酸盐、三甲胺与环氧氯丙烷反应生成的Gemini季铵盐；三乙胺盐酸盐、三乙胺与环氧氯丙烷反应生成的Gemini季铵盐粘土防膨剂等。目前双季铵盐粘土稳定剂研究种类较少，因此研究开发具有多吸附中心、良好的水溶性，具有良好的稳定粘土性能的新型双季铵盐粘土稳定剂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田压裂用小分子阳离子双季铵盐粘土稳定剂及其制备方法，该粘土稳定剂具有优异的防膨效果，且与压裂液配伍性良好。

本发明的技术方案是：小阳离子双季铵盐粘土稳定剂，其配方一是由下述原始物料组成：环氧氯丙烷、小分子叔胺和盐酸；环氧氯丙烷与小分子叔胺摩尔比为1.0:(1.0-1.2)；盐酸与小分子叔胺的摩尔比满足1：1.8-1：2.2；原始物料在混合反应时所用的溶剂的量为原始物料总质量的1/3-2/3；

或其配方二是由下述原始物料组成：小分子叔胺盐酸盐一、环氧氯丙烷以及小分子叔胺盐二，其中小分子叔胺盐酸盐一和小分子叔胺盐酸盐二的分子式不相同；小分子叔胺盐酸盐一、环氧氯丙烷以及小分子叔胺盐二的摩尔比为(0.8-1.0):1.0:(1.0-1.2)，原始物料在混合反应时所用的溶剂的量为原始物料总质量的1/3-2/3。

上述小分子叔胺的分子式如下所示：

其中R为CH₃、CH₃CH₂、CH₃CH₂CH₂、(CH₃)₂CH或者HOCH₂CH₂。

上述小分子叔胺盐酸盐一和小分子叔胺盐酸盐二的分子式不相同是指小分子叔胺盐酸盐一和小分子叔胺盐酸盐二二者分子式中的R₁、R₂以及R₃不完全相同；所述小分子叔胺盐酸盐一或小分子叔胺盐酸盐二的分子式如下所示：

其中R₁、R₂、R₃分别为CH₃、CH₃CH₂、CH₃CH₂CH₂、(CH₃)₂CH、CH₃CHOHCH₂或者HOCH₂CH₂；R₁、R₂、R₃可相同，也可不相同。

上述溶剂为乙醇、异丙醇或水。

上述溶剂为水。

一种小阳离子双季铵盐粘土稳定剂的制备方法，根据原始物料的不同，可通过一步法或两步法制备；