[发明专利]一种黏土防膨剂溶液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种黏土防膨剂溶液及其制备方法，属于黏土防膨剂相关技术领域。本发明以二甲胺与氯化苄进行叔胺化反应制备N,N‑二甲基苯胺中间体，在黏土防膨剂的端基引入苄基，可有效提高黏土防膨剂的耐水洗能力；以N,N‑二甲基苯胺中间体与环氧丙基三甲基氯化铵进行季胺化反应，双季铵盐结构显著提高了黏土防膨剂的平均吸附位点，降低了黏土被溶解运移的机会，主链间的两个N⁺离子通过转动自由度较高的丙基互相连接，可使两个N⁺离子存在更高的暴露几率，可同时吸附黏土，防止发生工程结构物开裂、不均匀变形、渠道渗漏等危害。

技术领域

本发明涉及黏土防膨剂相关技术领域，具体为一种黏土防膨剂溶液及其制备方法。

背景技术

黏土矿物是油藏岩石的主要充填物。在与不配伍的外界流体接触时，含有钾、钠等易电离的阳离子从黏土表面电离，使黏土带负电荷，层间的负电荷相互排斥，产生黏土膨胀、分散运移或者产生沉淀，堵塞甚至堵死油气流动通道，大大降低油藏的渗透率及原油采收率。

现有技术中，有采用添加钾盐、铵盐等，补充了阳离子，使层间膨胀得到一定控制，但无机盐易流失，会使抑制膨胀作用得不到持续；为弥补无机盐的时效性，还有使用有机阳离子，与无机盐相比，防膨作用比无机盐慢，但时效性长，有机高分子还能在层间形成架桥，进一步限制层间膨胀；出于成本、时效性、防膨速度的考虑，随后就出现了无机盐与有机铵的协同使用，这是至今黏土防膨剂的主流。

近十年来，随着对采油的深入研究，防膨剂中有机高分子的使用缺陷日益暴露，小分子的季铵盐又得到重视。同时开始重视黏土经防膨剂处理后的耐水洗特性，小分子季铵盐及其衍生物更广泛地应用于黏土防膨剂之中。

因此，现需一种耐水洗、低泡沫、高防膨率的黏土防膨剂，以满足现今黏土的使用需求。

发明内容

为解决现有的技术问题。本发明提供了一种黏土防膨剂溶液及其制备方法，包括以下步骤：

步骤Ⅰ.在第一反应容器内加入二甲胺水溶液，升温后滴加氯化苄同时进行搅拌，氯化苄滴加结束后加入去离子水，升温至3℃以上，在3℃以上保温反应30分钟以上，静态分液后去上层油状液体，得到N,N-二甲基苯胺；

步骤Ⅱ.将步骤Ⅰ所得N,N-二甲基苯胺溶液转移至第二反应容器中，搅拌升温到10℃以上后，滴加环氧丙基三甲基氯化铵水溶液，滴加结束后加入去离子水，在30℃以上保温反应0.5~3h，即制得所述黏土防膨剂溶液。

优选或可选的，所述二甲胺水溶液的质量浓度为20%~50%；所述环氧丙基三甲基氯化铵水溶液的质量浓度为30%~80%。

优选或可选的，所述步骤Ⅰ中，二甲胺与氯化苄的摩尔比为0.5 ~1.5。

优选或可选的，所述步骤Ⅱ中，N,N-二甲基苯胺与环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为0.5 ~1.5。

优选或可选的，所述步骤Ⅰ滴加氯化苄时，滴加温度为35~65℃。所述步骤Ⅱ反应温度为35~65℃。

优选或可选的，所述步骤Ⅰ的反应如下式1所示：

式1。

优选或可选的，所述步骤Ⅱ的反应如下式2所示：

式2。

一种基于上述任一项所述的黏土防膨剂溶液的制备方法得到的黏土防膨剂溶液。

优选或可选的，所述黏土防膨剂的主要溶质具有如下式3所示的结构式：

式3。