本發(fā)明屬于油田開采
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種防水敏傷害的粘土穩(wěn)定劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：粘土礦物廣泛存在于油層中，當(dāng)油藏中含粘土5～20％時，則認為是粘土含量較高的油層。此類油層如果在開發(fā)過程中采取的措施不當(dāng)，就會造成粘土礦物膨脹、分散和運移，導(dǎo)致滲透率下降，產(chǎn)生地層損害。在膨脹過程中，粘土把水吸入到晶體結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致粘土體積的增加，從而堵塞地層孔道；在運移過程中，粘土物質(zhì)被外來液體分散，或為產(chǎn)出液所攜帶，在毛細管的孔隙喉道處形成橋阻或節(jié)流點，然后導(dǎo)致地層滲透率的下降。而在不含見水膨脹型粘土礦物的砂巖地層中，由于含有可運移的石英微粒和一些非膨脹型粘土礦物(伊利石等)其他微粒，有時也可能會造成地層損害。在低滲透油田的開發(fā)過程中，注水是保持儲層壓力、實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的一項重要措施，而保證注水井能夠注入水、注好水的關(guān)鍵在于注水儲層不被傷害。對于存在較強水敏性的儲層，有針對性地使用適合該地層特點的粘土穩(wěn)定劑，可減少儲層的水敏傷害，對于整個儲層的持續(xù)高效開發(fā)有非常重要的意義。隨著油田的開發(fā)，粘土穩(wěn)定劑的應(yīng)用越來越廣泛，種類越來越多，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)及所使用的化學(xué)藥品不同，在這方面的研制大致可分為三個階段：50年代到60年代后期，主要用無機鹽類粘土穩(wěn)定劑來防膨；70年代主要用無機多核聚合物和陽離子表面活性劑粘土穩(wěn)定劑來防膨；80年代以后，主要開展了用陽離子有機聚合物粘土穩(wěn)定劑來防膨。陽離子活性劑由于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。但陽離子活性劑作粘土防膨劑時易與幾種陰離子化學(xué)藥劑反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，如石油磺酸鹽、聚丙稀酰胺及一些生物聚合物。其最大的缺點是能使儲層的水潤濕性變?yōu)橛蜐櫇裥?，可使水的相對滲透率下降。專利ZL201610041585.0“油氣田壓裂用粘土穩(wěn)定劑及其制備方法”公開了一種油氣田壓裂用粘土穩(wěn)定劑及其制備方法，該粘土穩(wěn)定劑是以多乙烯多胺為起始劑，與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷開環(huán)加成后，再進行胺的陽離子化反應(yīng)制得，可有效防止粘土、泥頁巖膨脹。但是該發(fā)明使用了大量的含氯有機化合物，具有較強的毒性，而且采出后的原油如果含有氯元素，容易引起后期裂解催化劑的失活。彭玉潔等人的“酯交換季胺型陽離子大豆油表面活性劑的合成及物化性能研究”提出一種低成本和工藝簡單的表面活性劑，該表面活性劑屬于季銨鹽型，根據(jù)室內(nèi)試驗研究，該表面活性劑具有優(yōu)異的防膨效果、耐溫性以及無任何腐蝕性。因此，該大豆油改性表面活性劑可以用于油田的防膨粘土穩(wěn)定劑。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有防止粘土膨脹保護儲層作用的粘土穩(wěn)定劑，本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑具有耐溫抗鹽性、價格低廉和工藝簡單的優(yōu)點。本發(fā)明的防膨粘土穩(wěn)定劑，是由大豆油改性表面活性劑、乙?；?、氫氧化鈣和水復(fù)配而成，所述的大豆油改性表面活性劑是具有長碳鏈烷基和季銨陽離子的季銨鹽表面活性劑，其分子通式如下：其中R″為CnH2n+1；R′為CmH2m+1；0≤m+n≤15，m，n均為整數(shù)。所述的粘土穩(wěn)定劑各組成的組份如下：優(yōu)選地，所述的粘土穩(wěn)定劑各組成的組份如下：本發(fā)明另一個目的公開了防膨粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其具體步驟如下：(1)將上述比例的水加入燒杯中，并將燒杯置于60～75℃的恒溫水浴鍋內(nèi)加熱，在攪拌速率為200～300rpm條件下，加入上述比例的乙?；耆尤牒?，繼續(xù)攪拌15～30min，得到混合溶液；(2)將上述混合溶液的溫度調(diào)節(jié)至25～35℃，待溫度恒定后，在攪拌速率為500～600rpm下，緩慢加入上述比例的氫氧化鈣，完全加入后，繼續(xù)攪拌20～30min，隨后升溫至60～75℃，恒溫30～40min，得到透明溶液；(3)將上述透明溶液的溫度調(diào)節(jié)至50～60℃，在攪拌速率為200～300rpm條件下，加入上述比例的大豆油改性表面活性劑，恒溫攪拌20～30min，然后自然降溫至室溫得到最終產(chǎn)物，即本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑。所述的防膨粘土穩(wěn)定劑的合成路線：其中R″為CnH2n+1；R′為CmH2m+1；0≤m+n≤15，m，n均為整數(shù)。本發(fā)明提供的防膨粘土穩(wěn)定劑，其中的大豆油表面活性劑屬于季銨鹽陽離子型表面活性劑，其在水中解離產(chǎn)生高正電價的陽離子，可以與粘土顆粒形成多點吸附，可以取代粘土晶層表面的K+、Na+、Ca2+等金屬陽離子。在吸附到粘土后會在粘土顆粒的表面形成一層有機陽離子的吸附保護膜，將粘土顆粒保護起來，防止粘土顆粒的水化、膨脹、分散和運移。乙?；鳛橐环N螯合劑，可以捕獲和分離出特定的金屬離子，具有固定陽離子的作用；無機鹽氫氧化鈣可進入粘土孔穴中結(jié)合牢固，與粘土反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硅鋁酸鈣，消除粘土礦物晶層間負電荷斥力，使水分子難以進入粘土礦物的晶層間，防止粘土的水化膨脹。同時，大豆油表面活性劑由于分子適中，碳鏈不易斷裂，具有很好的耐溫性能，而且分子不需要卷曲即可與粘土緊密結(jié)合，抗鹽性能優(yōu)異，有效的提高了使用效率。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和有益效果：(1)本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑原料來源廣泛，合成工藝簡單，成本低廉；(2)本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑用量少，油藏適應(yīng)性強，可滿足油田發(fā)展的需要；(3)本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑耐溫耐鹽性能好，能耐溫達到300℃，耐礦化度達到200000mg/L，且與地層水具有良好的配伍性；(4)本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑可強烈的吸附到粘土表面，不易分解，防膨率高，防膨率達到98％以上。具體實施方式下面結(jié)合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進一步詳細描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例1：粘土穩(wěn)定劑D1及其制備方法(1)粘土穩(wěn)定劑D1的組成及組份如下：根據(jù)已有文獻，所述的大豆油改性表面活性劑的合成路線如下：其中：R″為CnH2n+1，0≤n≤15；R′為CmH2m+1，0≤m≤15。(2)粘土穩(wěn)定劑D1的制備方法如下：①將20份的水加入燒杯中，并將燒杯置于60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)加熱，在攪拌速率為200rpm條件下，加入0.2份的乙?；耆尤牒?，繼續(xù)攪拌15min，得到混合溶液；②將上述混合溶液的溫度調(diào)節(jié)至28℃，待溫度恒定后，在攪拌速率為500rpm下，緩慢加入0.01份的氫氧化鈣，完全加入后，繼續(xù)攪拌20min，隨后升溫至60℃，恒溫30min，得到透明溶液；③將上述透明溶液的溫度調(diào)節(jié)至50℃，在攪拌速率為200rpm條件下，加入10份的大豆油改性表面活性劑，恒溫攪拌20min，然后自然降溫至室溫得到最終產(chǎn)物，即本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑D1。實施例2：粘土穩(wěn)定劑D2及其制備方法(1)粘土穩(wěn)定劑D2的組成及組份如下：根據(jù)已有文獻，所述的大豆油改性表面活性劑的合成路線如下：其中：R″為CnH2n+1，0≤n≤15；R′為CmH2m+1，0≤m≤15。(2)粘土穩(wěn)定劑D2的制備方法如下：①將45份的水加入燒杯中，并將燒杯置于65℃的恒溫水浴鍋內(nèi)加熱，在攪拌速率為300rpm條件下，加入1.5份的乙?；?，完全加入后，繼續(xù)攪拌20min，得到混合溶液；②將上述混合溶液的溫度調(diào)節(jié)至32℃，待溫度恒定后，在攪拌速率為530rpm下，緩慢加入0.05份的氫氧化鈣，完全加入后，繼續(xù)攪拌25min，隨后升溫至75℃，恒溫33min，得到透明溶液；③將上述透明溶液的溫度調(diào)節(jié)至52℃，在攪拌速率為280rpm條件下，加入10份的大豆油改性表面活性劑，恒溫攪拌25min，然后自然降溫至室溫得到最終產(chǎn)物，即本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑D2。實施例3：粘土穩(wěn)定劑D3及其制備方法(1)粘土穩(wěn)定劑D3的組成及組份如下：根據(jù)已有文獻，所述的大豆油改性表面活性劑的合成路線如下：其中：R″為CnH2n+1，0≤n≤15；R′為CmH2m+1，0≤m≤15。(2)粘土穩(wěn)定劑D3的制備方法如下：①將80份的水加入燒杯中，并將燒杯置于70℃的恒溫水浴鍋內(nèi)加熱，在攪拌速率為220rpm條件下，加入2.0份的乙酰基丙酮，完全加入后，繼續(xù)攪拌25min，得到混合溶液；②將上述混合溶液的溫度調(diào)節(jié)至25℃，待溫度恒定后，在攪拌速率為550rpm下，緩慢加入0.02份的氫氧化鈣，完全加入后，繼續(xù)攪拌20min，隨后升溫至65℃，恒溫37min，得到透明溶液；③將上述透明溶液的溫度調(diào)節(jié)至56℃，在攪拌速率為250rpm條件下，加入10份的大豆油改性表面活性劑，恒溫攪拌22min，然后自然降溫至室溫得到最終產(chǎn)物，即本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑D3。實施例4：粘土穩(wěn)定劑D4及其制備方法(1)粘土穩(wěn)定劑D4的組成及組份如下：根據(jù)已有文獻，所述的大豆油改性表面活性劑的合成路線如下：其中：R″為CnH2n+1，0≤n≤15；R′為CmH2m+1，0≤m≤15。(2)粘土穩(wěn)定劑D4的制備方法如下：①將100份的水加入燒杯中，并將燒杯置于75℃的恒溫水浴鍋內(nèi)加熱，在攪拌速率為260rpm條件下，加入2.5份的乙?；耆尤牒?，繼續(xù)攪拌30min，得到混合溶液；②將上述混合溶液的溫度調(diào)節(jié)至35℃，待溫度恒定后，在攪拌速率為600rpm下，緩慢加入0.1份的氫氧化鈣，完全加入后，繼續(xù)攪拌30min，隨后升溫至70℃，恒溫40min，得到透明溶液；③將上述透明溶液的溫度調(diào)節(jié)至60℃，在攪拌速率為300rpm條件下，加入10份的大豆油改性表面活性劑，恒溫攪拌30min，然后自然降溫至室溫得到最終產(chǎn)物，即本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑D4。實施例5分別準(zhǔn)確稱取5.0g上述D1～D4防膨粘土穩(wěn)定劑樣品，溶解于995.0g蒸餾水中，攪拌30min，形成均勻溶液，待用。實施例6按照《SY/T5971-94注水用粘土穩(wěn)定劑性能評價方法》評價了產(chǎn)品在300℃和礦化度為200000mg/L條件下的防膨率。本實驗所用粘土穩(wěn)定劑溶液為實施例5中所配溶液，試驗結(jié)果見表1。表1防膨粘土穩(wěn)定劑D1～D4的評價結(jié)果產(chǎn)品防膨率，％D199.4D299.5D398.7D499.0從表1可以看出，防膨粘土穩(wěn)定劑D1～D4的防膨率均大于98.0％，其中，粘土穩(wěn)定劑D2的防膨率最高，達到99.5％。說明本發(fā)明研制的粘土穩(wěn)定劑在300℃和礦化度為200000mg/L條件下具有良好的防止膨潤土水化膨脹的能力。實施例7按照中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鉆井液用頁巖抑制劑評價方法》SY/T6335-1997進行樣品線性膨脹性實驗。所用儀器為NP-01頁巖膨脹測試儀。稱取8.00g在105℃下烘干4h的二級膨潤土(直徑為0.01～0.05mm)，在壓力機上制得壓片(壓力10MPa，時間5min)。把壓片放入頁巖膨脹儀中，加入配制好的一定濃度的穩(wěn)定劑溶液(實施例6中所配溶液)，測定試液浸泡后泥頁巖壓片的膨脹率。泥頁巖壓片的膨脹率越小，說明產(chǎn)品的抑制粘土水化膨脹的能力越強；反之則越差。實驗結(jié)果如表2所示。表2線性膨脹率試驗測試結(jié)果產(chǎn)品16h相對清水的降低率，％D120.6D219.0D320.2D419.5由表2可見，粘土穩(wěn)定劑D1～D416h相對清水的降低率均低于21％，其中，粘土穩(wěn)定劑D216h相對清水的降低率最低，達到19.0％，說明本發(fā)明制備的粘土穩(wěn)定劑產(chǎn)品能有效地抑制粘土的水化膨脹。當(dāng)前第1頁1 2 3