[发明专利]一种粘土稳定剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种粘土稳定剂及其制备方法，该粘土稳定剂是由环氧氯丙烷、二甲胺、烯丙基三甲基氯化铵，γ‑（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷在一定条件下通过引发剂的引发反应，并在反应过程中加入水解抑制剂抑制水解，反应完毕得到粘土稳定剂，该粘土稳定剂注入地层后经水解形成的硅羟基能够与地层粘土发生缩合反应，控制粘土的水化膨胀与分散运移、防膨效果好，且分子量低，适用于低渗透储层。

技术领域

本发明涉及一种粘土稳定剂及其制备方法，本发明制备的粘土稳定剂适用于油田注水及防膨领域。

背景技术

地层中含有一定量的粘土矿物，主要有高岭石、蒙脱石、伊利石和绿泥石等，在油田开发过程（注水、酸化、压裂）当这些粘土遇到外来水或水基物质时就会发生膨胀、分散、运移、堵塞孔隙吼道，造成地层渗透率降低，对于低渗率油藏破坏更为严重。为了减轻对储层伤害，油田中常加入粘土稳定剂来改善粘土的水化膨胀、分散运移。

根据化学结构的不同粘土稳定剂可以分为：无机盐类、无机多核聚合物类、有机聚合物类。

无机盐类粘土稳定剂具有价格低廉，短期防膨效果好；缺点是不能形成多点吸附，时效短。

无机多核聚合物类主要有羟基铝、羟基锆、羟基铁等。这类粘土稳定剂能有效防止粘土膨胀与运移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。

有机聚合物类是研究最为广泛的一类粘土稳定剂。目前，这类粘土稳定剂使用最多的为有机阳离子型聚合物。这类粘土稳定剂又以聚季铵盐型为主，如：聚二甲基二烯丙基氯化铵，聚三甲基烯丙基氯化铵，阳离子聚丙烯酰胺等。该类粘土稳定剂具有耐温、耐酸、有效期长等优点。目前使用的有机粘土稳定剂多数为直链型，分子量大时容易对中低渗地层孔隙吼道造成堵塞，分子量小时防膨效果差，有效期短。

现有的粘土稳定剂虽然在一定程度上都有一定的粘土稳定的能力，但是在长效性以及在中低渗油藏使用方面存在不足。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种粘土稳定剂及其制备工艺。

本发明的目的通过以下技术方案实现的：

本发明的一种粘土稳定剂的结构式如下所示：

式中，x，y，z为大于0的整数；分子量为4000-12000。

一种粘土稳定剂的制备方法，其特征是由环氧氯丙烷、二甲胺、烯丙基三甲基氯化铵、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷通过引发剂的引发反应制得，并在反应过程中加入水解抑制剂。

所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于以单体总量为1，各单体的质量百分比为：环氧氯丙烷60～70%；二甲胺21～38%，烯丙基三甲基氯化铵4～8%，γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷2～6%，最终配成单体总质量百分浓度为30%～55%的水溶液。

所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于：引发剂为水溶性的偶氮类引发剂、双氧水、过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系或过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原体系，引发剂加入量为单体总质量的0.1～3.0%。

所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原体系，亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比为1:1.0～1.3。

所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于亚硫酸氢钠与过硫酸铵摩尔比为1:1.2。

所述的一种粘土稳定剂的制备方法，其特征在于：所用的水解抑制剂为二乙二醇丁醚，加入量为单体总质量的0. 1～3.0%。

本发明提供的粘土稳定剂注入地层后经水解形成的硅羟基能够与地层粘土发生缩合反应，控制粘土的水化膨胀与分散运移、防膨效果好，且分子量低，适用于低渗透储层。