一種長效油井用粘土穩(wěn)定劑及其制備和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種長效油井用粘土穩(wěn)定劑及其制備和應(yīng)用；將環(huán)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(yīng)器，同時加入5-15%質(zhì)量的溶劑和1-5%質(zhì)量的催化劑，攪拌升溫至30-100℃，反應(yīng)2-6小時，制得無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)定劑；本粘土穩(wěn)定劑相對分子量小，分子尺寸范圍小，可以防止粘土穩(wěn)定劑堵塞致密儲層微孔喉，減輕對低滲透油層滲透率的傷害，本粘土穩(wěn)定劑中主劑含有多個陽離子點(diǎn)，進(jìn)一步提升了粘土穩(wěn)定劑分子與儲層的結(jié)合點(diǎn)數(shù)目，提高了防膨性能，制備工藝簡單，材料易得，可以賦予壓裂液體系長效的粘土穩(wěn)定性能。
【專利說明】一種長效油井用粘土穩(wěn)定劑及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種適合致密油儲層油井壓裂增產(chǎn)工藝所使用的長效粘土穩(wěn)定劑及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]我國致密油氣資源豐富，主要分布在鄂爾多斯、四川、松遼、渤海灣、準(zhǔn)噶爾等盆地，勘探評價表明僅致密油總資源量達(dá)Iio~135億噸。隨著勘探開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是水平井體積壓裂技術(shù)的突破，致密油開發(fā)已在長慶油田、大慶油田及吐哈等油田進(jìn)行先導(dǎo)性試驗(yàn)。
[0003]致密油儲層中粘土礦物成分復(fù)雜，這些粘土礦物多由硅氧四面體和鋁氧八面體組成，層間表面均為氧化層，聯(lián)結(jié)力弱。當(dāng)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(chǎn)生了過剩的負(fù)電荷，使晶層之間相互排斥，導(dǎo)致粘土膨脹、分散，并在水流的沖力下發(fā)生運(yùn)移。目前致密油儲層改造主要為大規(guī)模、大排量、低砂比、低粘攜砂，在這種大規(guī)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(fā)生膨脹、分散及運(yùn)移，進(jìn)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(wěn)定劑來提高作業(yè)液體的防膨率，降低粘土分散運(yùn)移，提高儲層滲透率。
[0004]常用的粘土穩(wěn)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(wěn)定劑均可抑制粘土膨脹和運(yùn)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后置液，容易引起堵塞；季銨鹽表面活性劑會使硅酸鹽變?yōu)橛蜐櫇?，從而降低巖石中烴的相對滲透率；聚胺類粘土穩(wěn)定劑的有效期短，費(fèi)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(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有長效性、吸附能力強(qiáng)、相對分子質(zhì)量小、對地層適應(yīng)性強(qiáng)的長效油井用粘土穩(wěn)定劑及其制備和應(yīng)用，防止粘土礦物水化膨脹、分散運(yùn)移，降低對低滲透油層滲透率的傷害。
[0006]本發(fā)明所述的長效油井用粘土穩(wěn)定劑的制備方法:
[0007]采用環(huán)氧氯丙烷和短鏈多電荷陽離子聚季銨鹽反應(yīng)，同時加入5-15%重量的溶劑和1-5%重量的引發(fā)劑，攪拌升溫至30-100°C，反應(yīng)2-6小時，制得無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)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(fā)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(fā)明的有益效果是:
[0012]1.本發(fā)明的長效油井用粘土穩(wěn)定劑相對分子量小，分子尺寸范圍分布小，可以防止粘土穩(wěn)定劑堵塞致密儲層微孔喉，減輕對低滲透油層滲透率的傷害。
[0013]2.本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑中主劑含有多個陽離子點(diǎn)，進(jìn)一步提升了粘土穩(wěn)定劑分子與儲層的結(jié)合點(diǎn)數(shù)目，提高了防膨性能。
[0014]3.本發(fā)明的粘土穩(wěn)定劑可通過多個附著點(diǎn)強(qiáng)烈吸附在粘土表面，不易分解，粘土穩(wěn)定劑的有效期長。
[0015]4.本發(fā)明的粘土穩(wěn)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(wěn)定劑無沉淀生成。
[0016]5.本發(fā)明使用的原料易得，制備過程簡單。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)地說明。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置于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(huán)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(xù)攪拌5小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)定劑。
[0020]實(shí)施例2:
[0021]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置于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(huán)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(xù)攪拌4小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)定劑。
[0022]實(shí)施例3:
[0023]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置于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(huán)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(xù)攪拌6小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)定劑。
[0024]實(shí)施例4:
[0025]將裝有磁力攪拌、溫度計的三口燒瓶置于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(huán)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(xù)攪拌6小時，得到無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)定劑。
【權(quán)利要求】
1.一種長效油井用粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于:將環(huán)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(yīng)器，同時加入5-15%重量的溶劑和1-5%重量的引發(fā)劑，攪拌升溫至30-100°C，反應(yīng)2-6小時，制得無色透明液體即為長效油井用粘土穩(wěn)定劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長效油井用粘土穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于: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(wěn)定劑，其特征在于:它是由權(quán)利要求1所述的長效油井用粘土穩(wěn)定劑的制備方法制備的。
4.一種權(quán)利要求3所述的長效油井用粘土穩(wěn)定劑的應(yīng)用，其特征在于:用作油井用粘土穩(wěn)定劑，使用時在壓裂基液 中加入體積濃度為0.5%的粘土穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)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, 范華波, 周曉群 申請人:中國石油天然氣股份有限公司