一種低分子量粘土穩定劑製備方法

2023-10-24 07:31:12 2

一種低分子量粘土穩定劑製備方法
【專利摘要】本發明屬於採油工程【技術領域】，提供本發明一種低分子量聚合物粘土穩定劑製備方法，該粘土穩定劑是以含有碳碳的銨鹽和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）為原料，在引發劑存在的條件下，在水溶液中聚合製備而成，聚合物數均分子量低於5萬。該聚合物穩定劑中引入了磺酸基團，增加了聚合物的水溶性和抗溫性能。它在水中可以同時與多個粘土顆粒形成多點吸附，吸附後，在粘土顆粒的表面形成一層吸附保護膜，防止粘土顆粒的膨脹與運移；該穩定劑具有抗高溫的性能，抗溫性能達到120℃以上。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於採油工程【技術領域】，涉及到一種低分子量粘土穩定劑製備方法。 一種低分子量粘土穩定劑製備方法

【背景技術】
[0002] 粘土礦物廣泛存在於油層中，全世界97%的油層都不同程度地含有粘土礦物。通 常當油藏含粘土 5%?20%時，則認為它是粘土含量較高的油層。如果在開發過程中措施 不當，就會造成粘土礦物膨脹、分散和運移，從而堵塞地層孔隙結構的喉部，降低地層的滲 透性，產生地層損害。為了保護油氣地層的滲透性，必須使用化學處理劑穩定地層中的粘土 礦物。能防止粘土礦物膨脹的處理劑稱為防粘土膨脹劑（防膨劑）。能防止粘土微粒運移 的處理劑稱為防粘土微粒運移劑（防運移劑），兩者都屬粘土穩定劑。
[0003] 粘土穩定劑根據不同的結構及所使用的化學藥品的不同在這方面的研製大致可 以分為三個階段：①50年代到60年代後期，主要用無機鹽類來穩定粘土；②70年代用無機 多核聚合物和陽離子表面活性劑來穩定粘土；③80年代以後主要開展了用陽離子有機聚 合物穩定粘土的研究和實驗。
[0004] 無機鹽是非永久性粘土穩定劑，在採油過程中，地層水中的鈉離子將重新取代這 些離子，當其濃度減少到一定程度時穩定粘土的作用就會消失。這類粘土穩定劑不能產生 多點吸附，因此對防止粘土運移效果不明顯，主要用在鑽井、壓裂、酸化等作業中。
[0005] 無機鹽後又開發使用了羥基鋁、羥基鐵、羥基鋯等無機陽離子聚合物粘土穩定劑， 其穩定粘土的機理是三價和三價以上的金屬離子（如41 3+、&3+、21'3+、2#、114+等）在一定 條件下解離出多核羥橋絡離子，這種絡離子具有很高的正電價並且結構與粘土相似，能緊 密吸附在粘土表面上，減少粘土表面的負電性，有效地控制粘土膨脹和微粒地運移，能處理 大面積的儲層。無機陽離子聚合物穩定粘土的有效期比無機鹽長，但耐酸性差，不能用於碳 酸鹽含量高的砂巖地層。最好的無機陽離子聚合物是羥基鋁和羥基鋯。
[0006] 陽離子表面活性劑由於在水中可以解離出有表面活性的陽離子，能吸附在粘土顆 粒的表面上，中和粘土表面的負電荷，所以可作為防膨劑。但陽離子表面活性劑作粘土防膨 劑時易與其它陰離子化學藥劑反應產生沉澱。另外，其最大的缺點是使儲層的水潤溼性變 為油潤溼性，導致水的相對滲透率下降。
[0007] 有機陽離子聚合物是含氮、硫和磷的聚合物。用的較多是聚季銨鹽類物質，它在水 中解離產生高正電價的高分子陽離子，可以同時與多個粘土顆粒形成多點吸附，吸附後，在 粘土顆粒的表面形成一層吸附保護膜，防止粘土顆粒的膨脹與運移。但是該類物質目前普 遍存在著不耐高溫，防膨性能不夠的缺點。


【發明內容】

[0008] 本發明提供一種低分子量聚合物粘土穩定劑製備方法。
[0009] 本發明的目的通過以下技術方案來實現的：該粘土穩定劑是以含有碳碳雙鍵的銨 鹽和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)為原料，在引發劑存在的條件下，在一定的溫度 下在水溶液中聚合製備而成，聚合物數均分子量低於5萬。
[0010] 所述的含有碳碳雙鍵的銨鹽為：十八烷基二甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基 氯化銨、二乙基二烯丙基氯化銨、三甲基烯丙基氯化銨、三乙基烯丙基氯化銨、丙烯醯氧乙 基三甲基氯化銨、甲基-丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、三烯丙基甲基氯化銨、三烯丙基乙基 氯化銨中的一種或者兩種的混合物。
[0011] 所述的聚合反應溫度為-6°C?95°C。
[0012] 所述的反應時間為0. 2tTl0h。
[0013] 所述引發劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀與過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化氫任意兩種 配成的氧化還原體系，引發劑的加量為銨鹽和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸總質量的 0. 0Ρ/Γ2. 0%。
[0014] 所述的銨鹽和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)物質的量之比為1 :(1飛）。

【具體實施方式】
[0015] 下面結合實施例說明本發明的工藝。
[0016] 實施例1 在0. 5L三口燒瓶中加入一定量的90%乙酸溶液，攪拌狀態下加入一定量的2-丙烯醯 胺基-2-甲基丙磺酸，繼續攪拌，控制一定的升溫速率將物料加熱到90°C，停止加熱，用冷 凍鹽水降溫，使物料逐漸冷卻到8°C?10°C，維持lh，過濾分出濾液和2-丙烯醯胺基-2-甲 基丙磺酸晶體，2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體下述試驗中備用。
[0017] 實施例2 在裝有電力攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中加入200. 0g蒸餾水，通過冷凍 液冷卻，控制三口燒瓶中溫度在o°c左右，在攪拌狀態下依次加入10. 0g二甲基二烯丙基氯 化銨和40. 0g2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體，攪拌至完全溶解，加入pH值調節劑，調節 反應液pH值為中性，加1. 0g亞硫酸鈉-過硫酸鉀引發劑，通入氮氣30min，升溫並控制反應 溫度為60°C，在攪拌狀態下反應3h，反應結束真空乾燥再粉碎後即得粘土穩定劑產品，標 號為1 #。
[0018] 實施例3 在裝有電力攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中加入200. 0g蒸餾水，通過冷凍 液冷卻，控制三口燒瓶中溫度在〇°C左右，在攪拌狀態下依次加入8. 0g二乙基二烯丙基氯 化銨和40. 0g2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體，攪拌至完全溶解，加入pH值調節劑，調節 反應液pH值為中性，加0. 5g亞硫酸鈉-過硫酸銨引發劑，通入氮氣30min，升溫並控制反應 溫度為35°C，在攪拌狀態下反應6h，反應結束真空乾燥再粉碎後即得粘土穩定劑產品，標 號為2 #。
[0019] 實施例4 在裝有電力攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中加入200. 0g蒸餾水，通過冷凍 液冷卻，控制三口燒瓶中溫度在〇°C左右，在攪拌狀態下依次加入15. 0g丙烯醯氧乙基三甲 基氯化銨和45. 0g2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體，攪拌至完全溶解，加入pH值調節劑， 調節反應液pH值為中性，加0. 3g亞硫酸鈉-過硫酸鉀引發劑，通入氮氣30min，升溫並控 制反應溫度為65°C，在攪拌狀態下反應5h，反應結束真空乾燥再粉碎後即得粘土穩定劑產 品，標號為3#。
[0020] 實施例5 在裝有電力攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中加入200. 0g蒸餾水，通過冷凍 液冷卻，控制三口燒瓶中溫度在〇°C左右，在攪拌狀態下依次加入4. 0g二乙基二烯丙基氯 化銨、10. 〇g丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨和40. 0g2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體，攪拌 至完全溶解，加入pH值調節劑，調節反應液pH值為中性，加 0. 8g亞硫酸鈉-過硫酸鉀引發 齊[J，通入氮氣30min，升溫並控制反應溫度為50°C，在攪拌狀態下反應3. 5h，反應結束真空 乾燥再粉碎後即得粘土穩定劑產品，標號為4#。
[0021] 實施例6 在裝有電力攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中加入200. 0g蒸餾水，通過冷凍 液冷卻，控制三口燒瓶中溫度在〇°C左右，在攪拌狀態下依次加入10. 0g三甲基烯丙基氯化 銨和40. 0g2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體，攪拌至完全溶解，加入pH值調節劑，調節反 應液pH值為中性，加0. 8g亞硫酸鈉-過硫酸鉀引發劑，通入氮氣30min，升溫並控制反應溫 度為55°C，在攪拌狀態下反應2. 5h，反應結束真空乾燥再粉碎後即得粘土穩定劑產品，標 號為5#。
[0022] 實施例7 在裝有電力攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中加入200. 0g蒸餾水，通過冷凍 液冷卻，控制三口燒瓶中溫度在〇°C左右，在攪拌狀態下依次加入10. 0g三甲基烯丙基氯化 銨、1. 0g三烯丙基甲基氯化銨和40. 0g2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸晶體，攪拌至完全溶 解，加入pH值調節劑，調節反應液pH值為中性，加0. 7g亞硫酸鈉-過硫酸鉀引發劑，通入 氮氣30min，升溫並控制反應溫度為40°C，在攪拌狀態下反應3. 5h，反應結束真空乾燥再粉 碎後即得粘土穩定劑產品，標號為6#。
[0023] 實施例8 分別準確稱取10. 〇 g上述1~6號粘土穩定劑樣品，精確至0.1 g，溶解於990. 0 g蒸饋 水中，精確至〇. 1 g，攪拌30 min，形成均勻溶液，分別標上1#~6#，待用。
[0024] 實施例9 按照《SY/T5971-94注水用粘土穩定劑性能評價方法》評價了產品的防膨率。
[0025] 本實驗所用粘土穩定劑溶液為實施例8中所配溶液，試驗結果見表1。
[0026] 表1產品防膨率試驗

【權利要求】
1. 一種低分子量粘土穩定劑的製備方法，其特徵是該粘土穩定劑是以含有碳碳雙鍵的 銨鹽和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸為原料，在引發劑存在的條件下，在水溶液中聚合制 備而成。
2. 根據權利要求1所述的一種低分子量粘土穩定劑製備方法，其特徵是所述聚合物數 均分子量低於5萬。
3. 根據權利要求1所述的一種低分子量粘土穩定劑製備方法，其特徵是所述含有碳碳 雙鍵的銨鹽為：十八烷基二甲基烯丙基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、二乙基二烯丙基氯 化銨、三甲基烯丙基氯化銨、三乙基烯丙基氯化銨、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、甲基-丙 烯醯氧乙基三甲基氯化銨、三烯丙基甲基氯化銨、三烯丙基乙基氯化銨中的一種或者兩種 的混合物。
4. 根據權利要求1所述的一種低分子量粘土穩定劑製備方法，其特徵是所述反應溫度 為-6°C ?95°C。
5. 根據權利要求1所述的一種低分子量粘土穩定劑製備方法，其特徵是所述的反應時 間為0. 2h?10h。
6. 根據權利要求1所述的一種低分子量粘土穩定劑製備方法，其特徵是所述引發劑為 亞硫酸鈉、亞硫酸鉀與過硫酸銨、過硫酸鉀或過氧化氫任意兩種配成的氧化還原體系，引發 劑的加量為銨鹽和2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸總質量的0. 019Γ2. 0%。
7. 根據權利要求1所述的一種低分子量粘土穩定劑製備方法，其特徵是加入的銨鹽和 2_丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸物質的量之比為1 :(1飛）。
【文檔編號】C08F220/34GK104098738SQ201310118314
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月8日 優先權日:2013年4月8日
【發明者】袁俊秀, 封心領, 王康, 朱魁, 逯貴廣, 徐冬梅 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院