[发明专利]一种页岩压裂用双无机酸盐粘土稳定剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种页岩压裂用双无机酸盐粘土稳定剂及其制备方法，所述粘土稳定剂具有脲衍生物的双无机酸盐络合结构，所述粘土稳定剂由脲衍生物和无机酸反应制备而成。本发明的粘土稳定剂耐水洗能力强，防止粘土膨胀效果显著，并且具有较强的耐温能力，与滑溜水、乳液压裂液配伍性好，不会降低乳液压裂液的基液粘度，促进压裂液携砂性能，应用于超低渗透率的页岩储层油气压裂施工，提高采油率。

技术领域

本发明属于油田化学制品应用技术领域，具体涉及一种页岩压裂用双无机酸盐粘土稳定剂。

背景技术

在石油开发生产过程中，粘土矿物的水化膨胀和分散运移是引起储层伤害的主要原因之一。我国大部分储层中都有粘土矿物的存在，粘土矿物主要由蒙脱石、高岭石、伊利石和绿泥石及其混层等共同组成。在钻井、采油、注水、压裂过程中，从井筒不断地向地层中注入的各种入井液破坏了地层原有的平衡。油气层中的粘土矿物与配伍性不好的入井液接触时，会发生粘土的水化膨胀和分散运移，堵塞储层孔喉，使储层渗透率大大降低，从而造成油井产量急剧下降。

因此需要在入井液中添加粘土稳定剂来提高入井液的防膨率，降低粘土的分散运移，降低对储层的伤害。目前常用的粘土稳定剂主要为季铵盐表面活性剂、聚胺、聚季铵盐等。以上粘土稳定剂均有较好的防膨效果，但也存在一定问题：聚胺类粘土稳定剂生产工艺较复杂，耐水洗能力差，有效周期短；聚季铵盐类粘土稳定剂分子量大，不适合用于低渗透储层，会加重对低渗透储层渗透率的伤害；季铵盐表面活性剂会使储层变为油润湿，从而降低油相渗透率，不利于原油开采；此外上述类型粘土稳定剂与滑溜水、乳液压裂液配伍性差，会大大降低乳液压裂液的基液粘度，影响压裂液携砂性能，增加压裂施工的加砂难度。

发明内容

针对上述实际原油开采中面临的问题，本发明提供一种页岩压裂用双无机酸盐粘土稳定剂及其制备方法，该粘土稳定剂分子量小、每个粘土稳定剂分子中含有两个阳离子，电荷密度高，耐水洗能力强，防止粘土膨胀效果显著，并且具有较强的耐温能力，耐温可达300℃以上。并且与滑溜水、乳液压裂液配伍性好，不会降低乳液压裂液的基液粘度，促进压裂液携砂性能，可应用于超低渗透率的页岩储层油气压裂施工，提高采油率。

本发明所述的脲衍生物，指在其化学式中包含仅键合至两个氮原子的羰基基团，即具有以下单元，但除脲CO(NH₂)本身之外的任何化合物。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种页岩压裂用双无机酸盐粘土稳定剂具有脲衍生物的双无机酸盐络合结构，该粘土稳定剂以脲衍生物和无机酸经反应制备而成。

具体来说，粘土稳定剂的制备方法为：将无机酸滴加至脲衍生物的水溶液中，控制反应温度为30℃～60℃，反应至Ph值为6～7时停止滴加无机酸，制得所述粘土稳定剂；按质量百分比，反应物的配比为：脲衍生物50％～80％，无机酸15％～40％，余量为水。

优选的，所采用的脲衍生物为亚乙基脲、1,3-二乙基脲、1,3-二甲基脲中的一种或两种的混合物。

优选的，所采用的无机酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸中的一种。

优选的，反应过程中控制反应温度为45℃～50℃。

优选的，当反应至pH值为6.5时停止滴加无机酸。

一个较优的实施例为，将盐酸滴加至1,3-二甲基脲的水溶液中，反应温度为45℃～50℃，反应至pH值为6.5时停止滴加盐酸，制得所述粘土稳定剂；按质量百分比计，反应物的配比为：亚乙基脲60％，盐酸20％，余量为水。

另一个实施例，将硫酸滴加至1,3-二乙基脲的水溶液中，反应温度为45℃～50℃，反应至pH值为6.7时停止滴加硫酸，制得所述粘土稳定剂；按质量百分比计，反应物的配比为：1,3-二乙基脲70％，硫酸15％，余量为水。