[发明专利]一种粘土稳定剂及其制备方法

说明书

本发明提出了一种粘土稳定剂及其制备方法，属于稳定剂技术领域，所述粘土稳定剂的结构如下所示。其中，n=20‑100。本发明粘土稳定剂具有很好的防膨效果以及耐温性能，其主链含有较多的季铵盐阳离子，正电荷较多，可以同时与多个粘土颗粒发生吸附，形成多点吸附，抑制粘土的水化膨胀，活动自由度大，对于粘土颗粒的分散运移有着强烈的控制作用，具有很强的耐水洗性，可以在粘土颗粒表面形成致密的水化膜，能够阻止和延缓水分子与粘土表面接触，起到防止粘土水化膨胀目的。

技术领域

本发明涉及稳定剂技术领域，具体涉及一种粘土稳定剂及其制备方法。

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。

早期使用KCl、NH₄Cl等简单无机盐作为粘土稳定剂，其缺点是使用量大，且对入井液性能造成一定影响，上世纪六七十年代使用羟基铝或羟基锆作为粘土稳定剂，存在耐温耐酸性等问题，今年来主要以有机阳离子聚合物类化合物作为粘土稳定剂，其优点是用量少、性能好、有效期长，但普遍存在耐温性较差问题。如专利CN102786924A，报道了一种以二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚制备的一种粘土稳定剂，具有良好的防膨效果；专利CN103571449A，公开了一种以环氧氯丙烷与短链的聚季铵盐反应制备的一种粘土稳定剂，防膨效果良好；专利CN103396782A公开了一种酸化用粘土防膨剂，其由有机胺与环氧氯丙烷共聚，防膨效果较好；以上介绍的粘土稳定剂均具有良好的防膨效果，耐酸耐碱性好，防膨周期也比较长，但是均存在耐温性能达不到目前油气田开发的高深层的使用要求，需要开发耐温超过250℃以上的粘土稳定剂以满足生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种粘土稳定剂及其制备方法，具有很好的防膨效果以及耐温性能，能够阻止和延缓水分子与粘土表面接触，起到防止粘土水化膨胀目的。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种粘土稳定剂，其结构如式I所示：

 式I；

其中，n=20-100。

本发明进一步保护一种上述粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将2,2'-氧双(乙胺)和1,4-二氯-2,3-环氧丁烷在催化剂作用下反应，制得中间聚合物；

S2.将步骤S1制得的中间聚合物在碱存在下，加热开环，制得粘土稳定剂。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述催化剂选自三乙胺、三乙烯二胺、二乙胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、二苯基脲、乙二胺中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述2,2'-氧双(乙胺)、1,4-二氯-2,3-环氧丁烷、催化剂的摩尔比为1:1:0.001-0.01。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述反应的温度为70-90℃，时间为2-4h。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述中间聚合物和碱的质量比为10-12:2-3。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述碱选自三乙胺、二乙胺、乙二胺、NaOH、KOH、碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，骤S2中所述加热开环的温度为50-70℃，时间为0.5-1h。

作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：