[发明专利]一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂及其制备方法，小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂由质量比为100：23‑58的多羟基季铵盐水溶液和环氧丙烷组成；其中，所述多羟基季铵盐水溶液包括以下重量份的组分：428‑858份的水、2‑122份的苛性碱、60‑150份的低碳羟基胺和80‑300份的短链氯醇，本发明的目的提供一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂及其制备方法，得到的小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂具有阻止粘土吸水膨胀、对粘土颗粒进行架桥和束缚、阻止其运移的效果。

技术领域

本发明属于油气田开采防止粘土膨胀和运移技术领域，具体涉及一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂及其制备方法。

背景技术

几乎所有的油气田地层都不同程度地含有粘土矿物，其种类主要有蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层六大类。这些粘土在钻井、压裂、酸化、注水等作业过程中遇到水就会产生膨胀、分散和运移，从而对地层孔隙造成堵塞和伤害，引起地层的油气产量降低。为了预防和减少这类事件的发生，就需要在上述作业施工中使用防止粘土膨胀、分散和运移的粘土稳定剂。因此，性能优良、地层适应性好的粘土稳定剂对油气层保护及增产具有重要意义。

目前所用的粘土稳定剂主要有无机盐类、无机多核聚合物、阳离子表面活性剂、阳离子季铵盐、阳离子季铵盐聚合物几大类。

少量的阳离子季铵盐聚合物在水中解离产生高正电价的阳离子，可以同时与多个粘土颗粒形成多点吸附，从而在粘土颗粒之间形成网桥结构，有效防止粘土颗粒的膨胀与运移，且耐冲刷、长效性好，因而近年来受到广泛应用。

但针对低渗透油气层，阳离子季铵盐聚合物在应用过程中存在两方面的问题：（1）如果季铵周围部分的分子存在亲油性的结构、如长链或者环状有机结构，聚合物在地层表面吸附后会造成岩石表面亲油、造成地层伤害，降低渗透率、增加原油的流动阻力；（2）如果这类聚合物的分子量过大，反而会堵塞低渗透储层孔喉，降低储层渗透率。因此，以短链和直链型小阳离子季铵盐为基础而合成的低分子量聚合物，以适应低渗透油层的应用，是近几年国内外开发的重点。

中国专利公布号CN112745233A“一种适用于低渗透油藏的小分子粘土稳定剂及其制备方法”，所述方法是先将N ,N－二(2-氯乙基)－1－丙胺与环氧氯丙烷发生接枝反应，接枝数为1-5，制得分子量为222-806的小分子季铵盐型阳离子聚合物，然后再将其与无机盐混合而成。其中围绕季铵周围部分结构为两个氯乙基，这种有机氯的结构有改变岩石表面至亲油的风险。

中国专利公布号CN109439292A“黏土稳定剂”，所述方法是先合成一种小阳离子聚合物，聚合物与十二烷基二甲基苄基氯化铵、羟基铝进行复配得到的粘土稳定剂。其中的小阳离子聚合物是将聚醚多元醇、氢氧化钾溶液、环氧氯丙烷、多乙烯多胺、冰乙酸进行反应而得到。 其中围绕季铵周围部分结构为含12个碳链的多乙烯多胺，结构链较长，有改变岩石表面至亲油的风险。

发明内容

本发明主要目的是，针对现有技术的不足，提供一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂及其制备方法，所得小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂具有阻止粘土吸水膨胀、对粘土颗粒进行架桥和束缚、阻止其运移的效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一，提供一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂，由质量比为100：23-58的多羟基季铵盐水溶液和环氧丙烷组成；

其中，所述多羟基季铵盐水溶液包括以下重量份的组分：428-858份的水、2-122份的苛性碱、60-150份的低碳羟基胺和80-300份的短链氯醇。

优选的是，所述的一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂中，所述水为纯净水或软化水。

优选的是，所述的一种小阳离子低聚防膨季铵盐粘土稳定剂中，所述苛性碱为氢氧化钾或氢氧化钠。