一種長效油井用粘土穩定劑及其製備和應用的製作方法
2023-05-14 00:45:56
一種長效油井用粘土穩定劑及其製備和應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種長效油井用粘土穩定劑及其製備和應用；將環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽按摩爾比為1～2：1加入反應器，同時加入5-15%質量的溶劑和1-5%質量的催化劑，攪拌升溫至30-100℃，反應2-6小時，製得無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑；本粘土穩定劑相對分子量小，分子尺寸範圍小，可以防止粘土穩定劑堵塞緻密儲層微孔喉，減輕對低滲透油層滲透率的傷害，本粘土穩定劑中主劑含有多個陽離子點，進一步提升了粘土穩定劑分子與儲層的結合點數目，提高了防膨性能，製備工藝簡單，材料易得，可以賦予壓裂液體系長效的粘土穩定性能。
【專利說明】一種長效油井用粘土穩定劑及其製備和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油開採領域，特別涉及一種適合緻密油儲層油井壓裂增產工藝所使用的長效粘土穩定劑及其製備和應用。
【背景技術】
[0002]我國緻密油氣資源豐富，主要分布在鄂爾多斯、四川、松遼、渤海灣、準噶爾等盆地，勘探評價表明僅緻密油總資源量達Iio~135億噸。隨著勘探開發技術的不斷進步，特別是水平井體積壓裂技術的突破，緻密油開發已在長慶油田、大慶油田及吐哈等油田進行先導性試驗。
[0003]緻密油儲層中粘土礦物成分複雜，這些粘土礦物多由矽氧四面體和鋁氧八面體組成，層間表面均為氧化層，聯結力弱。當與水接觸時，粘土礦物中可交換的Si4+、A13+陽離子在水中分別被Al3+和Fe2+、Mg2+陽離子取代，由此產生了過剩的負電荷，使晶層之間相互排斥，導致粘土膨脹、分散，並在水流的衝力下發生運移。目前緻密油儲層改造主要為大規模、大排量、低砂比、低粘攜砂，在這種大規模的水力壓裂施工過程中，大量水溶液與粘土接觸，使粘土發生膨脹、分散及運移，進而降低儲層滲透率或堵塞儲層通道。因此有必要使用粘土穩定劑來提高作業液體的防膨率，降低粘土分散運移，提高儲層滲透率。
[0004]常用的粘土穩定劑為帶多個電荷的陽離子、季銨鹽表面活性劑、聚胺和聚季銨等。以上粘土穩定劑均可抑制粘土膨脹和運移，但存在一些問題:多電荷陽離子在壓裂施工中需要合適的前置液和後置液，容易引起堵塞；季銨鹽表面活性劑會使矽酸鹽變為油潤溼，從而降低巖石中烴的相對滲透率；聚胺類粘土穩定劑的有效期短，費用高；聚季銨類相對分子量大會加重對低滲透油層滲透率的傷害。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種具有長效性、吸附能力強、相對分子質量小、對地層適應性強的長效油井用粘土穩定劑及其製備和應用，防止粘土礦物水化膨脹、分散運移，降低對低滲透油層滲透率的傷害。
[0006]本發明所述的長效油井用粘土穩定劑的製備方法:
[0007]採用環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽反應，同時加入5-15%重量的溶劑和1-5%重量的引發劑，攪拌升溫至30-100°C，反應2-6小時，製得無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑，氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽摩爾比為I~2:1。
[0008]所述的短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽為白色粉末或顆粒，其分子量為2-10萬，陽離子度為10%-20%。
[0009]所述的溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇中的一種。
[0010]所述的引發劑為亞硫酸氫鉀、過硫酸鈉、硫酸鐵銨，亞硫酸鈉中的一種。
[0011]本發明的有益效果是:
[0012]1.本發明的長效油井用粘土穩定劑相對分子量小，分子尺寸範圍分布小，可以防止粘土穩定劑堵塞緻密儲層微孔喉，減輕對低滲透油層滲透率的傷害。
[0013]2.本發明的粘土穩定劑中主劑含有多個陽離子點，進一步提升了粘土穩定劑分子與儲層的結合點數目，提高了防膨性能。
[0014]3.本發明的粘土穩定劑可通過多個附著點強烈吸附在粘土表面，不易分解，粘土穩定劑的有效期長。
[0015]4.本發明的粘土穩定劑與壓裂液配伍性能良好，在壓裂基液中加入體積濃度為
0.5%的粘土穩定劑無沉澱生成。
[0016]5.本發明使用的原料易得，製備過程簡單。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例對本發明做詳細地說明。
[0018]實施例1:
[0019]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置於磁力攪拌器控溫電熱套上，向三口燒瓶中加入摩爾比為2:1的環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽，同時加入10%重量的乙醇和2%重量的亞硫酸鈉 ，攪拌升溫至70°C，持續攪拌5小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑。
[0020]實施例2:
[0021]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置於磁力攪拌器控溫電熱套上，向三口燒瓶中加入摩爾比為1.8:1的環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽，同時加入10%重量的甲醇和2%重量的亞硫酸氫鉀，攪拌升溫至80°C，持續攪拌4小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑。
[0022]實施例3:
[0023]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置於磁力攪拌器控溫電熱套上，向三口燒瓶中加入摩爾比為1.0:1的環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽，同時加入10%重量的異丙醇和2%重量的亞硫酸鈉，攪拌升溫至70°C，持續攪拌6小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑。
[0024]實施例4:
[0025]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置於磁力攪拌器控溫電熱套上，向三口燒瓶中加入摩爾比為1.2:1的環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽，同時加入10%重量的乙醇和2%重量的過硫酸鈉，攪拌升溫至80°C，持續攪拌6小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑。
【權利要求】
1.一種長效油井用粘土穩定劑的製備方法，其特徵在於:將環氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽按摩爾比為I~2:1加入反應器，同時加入5-15%重量的溶劑和1-5%重量的引發劑，攪拌升溫至30-100°C，反應2-6小時，製得無色透明液體即為長效油井用粘土穩定劑。
2.根據權利要求1所述的長效油井用粘土穩定劑的製備方法，其特徵在於:所述的短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽為白色粉末或顆粒，其分子量為2-10萬，陽離子度為10%-20%。
3.一種長效油井用粘土穩定劑，其特徵在於:它是由權利要求1所述的長效油井用粘土穩定劑的製備方法製備的。
4.一種權利要求3所述的長效油井用粘土穩定劑的應用，其特徵在於:用作油井用粘土穩定劑，使用時在壓裂基液 中加入體積濃度為0.5%的粘土穩定劑即可。
【文檔編號】C09K8/575GK103571449SQ201310552134
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】劉錦, 楊華, 慕立俊, 趙振峰, 李憲文, 張礦生, 唐梅榮, 薛小佳, 呂海燕, 吳江, 範華波, 周曉群 申請人:中國石油天然氣股份有限公司