[发明专利]一种双子表面活性剂型粘土稳定剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种双子表面活性剂型粘土稳定剂及制备方法，主要解决现有粘土稳定剂使用效果差的问题。其制备方法包括，先将乙二胺与1,3‑丙烷磺内酯反应后得到的物质A，再将物质A与溴代烷烃进行反应，得到最终产品。该表面活性剂制备工艺可靠，成本较低，使用浓度低，范围广，用法简单，能长效抑制地层中粘土矿物的膨胀。

技术领域

本发明属于油田开发领域，具体涉及一种双子表面活性剂型粘土稳定剂及制备方法。

背景技术

粘土矿物遇淡水膨胀与迁移导致的地层渗透性伤害，是石油生产中的一个严重问题。许多产油地层含有蒙脱石、伊利石、混合层粘土和绿泥石，这类粘土及微粒吸水而发生膨胀、剥落和运移，在粘土颗粒重新排列和被扰乱时，一般不可能恢复地层原始渗透率。所以，对于粘土造成的地层伤害，更主要的是预防而不是事后挽救，因此研究能够抑制地层中粘土矿物膨胀的长效防膨剂，对油田开发具有重要的意义。

注水地层和采油地层常常含有一定数量的可在水中膨胀的蒙脱石、伊利石等，这些粘土矿物在水中的膨胀性是它们的晶体结构所决定的。例如蒙脱石的晶体结构是一个由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体组成的片状结构，这种片状结构再通过分子间力堆叠在一起。蒙脱石晶体常常由于晶格取代例如硅为铝取代、铝为镁取代而出现电价不平衡，要在表面上结合一定数量的阳离子以求得补偿。当蒙脱石与水接触时，水进入蒙脱石的片状结构之间，使这些阳离子解离，片状结构的表面即带上负电。带负电的片状结构由于静电斥力而自行分开，产生我们通常看到的粘土膨胀。粘土颗粒随流体迁移，堵塞油层孔道，造成油层伤害。对此，就必须要使用粘土稳定剂。

目前，常用粘土稳定剂主要有无机酸与无机盐类、无机多核聚合物、阳离子表面活性剂、阳离子高分子聚合物以及复配型粘土稳定剂。季胺盐类能有效吸附在粘土表面，增强疏松砂岩油层的强度，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移而对油气层造成的伤害，消除和预防油田在钻井、完井、修井、酸化、压裂及注水钻采工艺中，因油层与外来水接触引起粘土矿物的水化膨胀和分散运移，并在粘土表面形成单分子吸附膜，长期稳定粘土矿物，有效的保护油气层。

现在市面上的粘土稳定剂进入地层后,容易引起原油乳化，形成油包水，增加原油流动阻力，使注入时压力增大，有时超过设备能力，使注入水不能注入。此外，还存在其他方面不足：热稳定性较差，且耐温性随相对分子质量的增加而降低，不适用于高温条件下的粘土防膨；有效时间短，抗酸、碱能力差，抗水冲洗能力不佳，而且成本高；耐盐性能差等，限制了其应用范围。因此，提供一种耐温抗盐性能好、具有适用范围广、长久有效、用法简单的粘土稳定剂具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种双子表面活性剂型粘土稳定剂及制备方法，解决现有粘土稳定剂使用效果差的问题，该粘土稳定剂可长效抑制粘土膨胀。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双子表面活性剂型粘土稳定剂，双子表面活性剂型粘土稳定剂的结构如下：

其中，R₁为溴代十二、十四、十六烷烃长链。

一种双子表面活性剂型粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙二胺与1,3-丙烷磺内酯加入溶剂丙酮、水和1,4-二氧六环中，在65℃～85℃下反应4～6h后，用质量分数为8％～12％的盐酸调节pH至6～8，过滤析出的白色固体，收集滤液，将滤液减压蒸馏，得到物质A；

(2)将步骤(1)中所得物质A与溴代烷烃在80℃～100℃下反应7～9h，用质量分数为8％～12％的盐酸调节pH至6～8，过滤析出的白色固体，收集滤液，将滤液减压蒸馏，得到两性双子型表面活性剂型粘土稳定剂。

所述乙二胺与1,3-丙烷磺内酯的摩尔比为1:1.8～2.4。优选，乙二胺与1,3- 丙烷磺内酯的摩尔比为1:2。