本發(fā)明涉及一種粘土穩(wěn)定劑及其制備方法，本發(fā)明制備的粘土穩(wěn)定劑適用于油田注水及防膨領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

地層中含有一定量的粘土礦物，主要有高嶺石、蒙脫石、伊利石和綠泥石等，在油田開發(fā)過程（注水、酸化、壓裂）當(dāng)這些粘土遇到外來水或水基物質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移、堵塞孔隙吼道，造成地層滲透率降低，對(duì)于低滲率油藏破壞更為嚴(yán)重。為了減輕對(duì)儲(chǔ)層傷害，油田中常加入粘土穩(wěn)定劑來改善粘土的水化膨脹、分散運(yùn)移。

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同粘土穩(wěn)定劑可以分為：無機(jī)鹽類、無機(jī)多核聚合物類、有機(jī)聚合物類。

無機(jī)鹽類粘土穩(wěn)定劑具有價(jià)格低廉，短期防膨效果好；缺點(diǎn)是不能形成多點(diǎn)吸附，時(shí)效短。

無機(jī)多核聚合物類主要有羥基鋁、羥基鋯、羥基鐵等。這類粘土穩(wěn)定劑能有效防止粘土膨脹與運(yùn)移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸鹽含量高的砂巖地層。

有機(jī)聚合物類是研究最為廣泛的一類粘土穩(wěn)定劑。目前，這類粘土穩(wěn)定劑使用最多的為有機(jī)陽離子型聚合物。這類粘土穩(wěn)定劑又以聚季銨鹽型為主，如：聚二甲基二烯丙基氯化銨，聚三甲基烯丙基氯化銨，陽離子聚丙烯酰胺等。該類粘土穩(wěn)定劑具有耐溫、耐酸、有效期長等優(yōu)點(diǎn)。目前使用的有機(jī)粘土穩(wěn)定劑多數(shù)為直鏈型，分子量大時(shí)容易對(duì)中低滲地層孔隙吼道造成堵塞，分子量小時(shí)防膨效果差，有效期短。

現(xiàn)有的粘土穩(wěn)定劑雖然在一定程度上都有一定的粘土穩(wěn)定的能力，但是在長效性以及在中低滲油藏使用方面存在不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種粘土穩(wěn)定劑及其制備工藝。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種粘土穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)式如下所示：

式中，x，y，z為大于0的整數(shù)；分子量為4000-12000。

一種粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征是由環(huán)氧氯丙烷、二甲胺、烯丙基三甲基氯化銨、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷通過引發(fā)劑的引發(fā)反應(yīng)制得，并在反應(yīng)過程中加入水解抑制劑。

所述的一種粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于以單體總量為1，各單體的質(zhì)量百分比為：環(huán)氧氯丙烷60～70%；二甲胺21～38%，烯丙基三甲基氯化銨4～8%，γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷2～6%，最終配成單體總質(zhì)量百分濃度為30%～55%的水溶液。

所述的一種粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于：引發(fā)劑為水溶性的偶氮類引發(fā)劑、雙氧水、過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系或過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原體系，引發(fā)劑加入量為單體總質(zhì)量的0.1～3.0%。

所述的一種粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于引發(fā)劑為過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系，亞硫酸氫鈉與過硫酸銨摩爾比為1:1.0～1.3。

所述的一種粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于亞硫酸氫鈉與過硫酸銨摩爾比為1:1.2。

所述的一種粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于：所用的水解抑制劑為二乙二醇丁醚，加入量為單體總質(zhì)量的0. 1～3.0%。

本發(fā)明提供的粘土穩(wěn)定劑注入地層后經(jīng)水解形成的硅羥基能夠與地層粘土發(fā)生縮合反應(yīng)，控制粘土的水化膨脹與分散運(yùn)移、防膨效果好，且分子量低，適用于低滲透儲(chǔ)層。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

向反應(yīng)器中加入60.0g環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)器溫度控制在20℃， 加入52.5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的二甲胺水溶液與4.0g烯丙基三甲基氯化銨，6.0g γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，1.0g二乙二醇丁醚，59.5g水，向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0min后加入 0.55g的亞硫酸氫鈉，3min后加入1.35g過硫酸銨，在溫度為40℃下反應(yīng)2～8h，反應(yīng)完畢得到一種粘土穩(wěn)定劑，該粘土穩(wěn)定劑的分子量為5000。

實(shí)施例2

向反應(yīng)器中加入65.0g環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)器溫度控制在20℃， 加入60.0g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的二甲胺水溶液與6.0g烯丙基三甲基氯化銨，2.0g γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，1.2g二乙二醇丁醚，206.5g水，向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0min后加入0.55g的亞硫酸氫鈉，3min后加入1.35g過硫酸銨，在溫度為40℃下反應(yīng)2～8h，反應(yīng)完畢得到一種粘土穩(wěn)定劑，該粘土穩(wěn)定劑的分子量為8000。

實(shí)施例3

向反應(yīng)器中加入70.0g環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)器溫度控制在20℃， 加入95.0g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的二甲胺水溶液與4.0g烯丙基三甲基氯化銨，2.0g γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，1.2g二乙二醇丁醚，57.0g水，向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0min后加入0.99g的亞硫酸氫鈉，3min后加入2.43g過硫酸銨，在溫度為40℃下反應(yīng)2～8h，反應(yīng)完畢得到一種粘土穩(wěn)定劑，該粘土穩(wěn)定劑的分子量為12000。

實(shí)施例4

向反應(yīng)器中加入60.0g環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)器溫度控制在20℃， 加入95.0g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的二甲胺水溶液與8.0g烯丙基三甲基氯化銨，4.0g γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，1.2g二乙二醇丁醚，218.0g水，向反應(yīng)器中通入氮?dú)?0min后加入0.99g的亞硫酸氫鈉，3min后加入2.43g過硫酸銨，在溫度為40℃下反應(yīng)2～8h，反應(yīng)完畢得到一種粘土穩(wěn)定劑，該粘土穩(wěn)定劑的分子量為6000。

實(shí)施例5

稱取0.5g粘土穩(wěn)定劑樣品，加水至100g，配成濃度為0.5%粘土穩(wěn)定劑溶液，按照中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《注水用粘土穩(wěn)定劑性能評(píng)價(jià)方法SY/T1994(2002)》，測試室溫下以及經(jīng)200℃熱滾24h后的樣品的防膨效果，測試結(jié)果見表1。

表1 粘土穩(wěn)定劑的防膨結(jié)果

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實(shí)施例6

稱取0.5g粘土穩(wěn)定劑樣品，加水至100g，配成濃度為0.5%粘土穩(wěn)定劑溶液，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/SH 0053-2010粘土穩(wěn)定劑技術(shù)要求》在室溫下對(duì)樣品進(jìn)行耐水洗率性能試驗(yàn)，測試結(jié)果見表2。

上述結(jié)果表明，本發(fā)明制備的粘土穩(wěn)定劑具有很好的耐溫、耐水洗以及良好的抑制粘土膨脹的能力。