專利名稱：一種用于石油開采的防止粘土膨脹劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆井與石油開采中應(yīng)用的一種防止井內(nèi)粘土膨脹的化學(xué)處理劑及其制備工藝。
在油田的開采時，無論是在鉆井還是采油或注水過程中，均會遇到粘土膨脹所帶來的障礙。在鉆井過程中，粘土的膨脹會造成井塌。在油田的采油和注水過程中粘土膨脹會引起地層滲透率迅速下降，從而嚴(yán)重地影響油的采出和水的注入。為防止粘土膨脹，在鉆井時目前經(jīng)常利用水解度為30%～40%的聚丙烯酰胺和丙烯酰胺與丙烯酸共聚物;在油井壓裂液中常采用氯化鉀作為防止粘土的膨脹劑;而在油水井酸化后置液中的防止粘土膨脹劑又多采用羥基鋁、氯化鉀和聚季胺。以上提到的用于防止粘土膨脹的化學(xué)助劑均是從現(xiàn)有的化學(xué)品中引渡過來的，所以針對性較差，其防止粘土膨脹的性能也不盡理想。近年出現(xiàn)的聚季胺，雖防膨性能較好，但抗沖刷能力極差，防膨不能持久。
本發(fā)明的目的是制備出一種多功能、多用途的防止粘土膨脹劑。該防止粘土膨脹劑用于石油的鉆井、壓裂與酸化中有明顯地增加石油產(chǎn)量、提高固井質(zhì)量和減少地層損害的作用。它用于鉆井時具有防膨防塌性能，還具有絮凝、剪切稀釋的優(yōu)良性能。在用于開采油井的壓裂時，它的防止粘土膨脹性能持久，并和其他助劑配伍好，驅(qū)油性能優(yōu)良。在用于注水井酸化時，它的添加量小，對原始巖蕊滲透率傷害小于10%，防止粘土膨脹性能持久。
本發(fā)明是以有機(jī)物多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙烯酰胺為主，適量加入無機(jī)防膨劑氯化鉀和氫氧化氨的一種防止粘土膨脹劑。本發(fā)明特別是為解決由蒙脫石引起的粘土膨脹。本發(fā)明利用酰胺基(-CONH2)和羥基(-OH)與粘土表面的氧形成氫鍵，發(fā)生多點吸附，從而改變粘土顆粒表面性質(zhì)，抑制其膨脹。考慮到蒙脫石晶體帶負(fù)電，因而是必能和陽離子發(fā)生較陰離子強(qiáng)烈得多的吸附，故本防止粘土膨脹劑制成陽離子形的高分子化學(xué)處理劑。
本發(fā)明的防止粘土膨脹劑在利用陽離子和蒙脫石晶體發(fā)生強(qiáng)烈吸附的同時，還利用鉀基塞入蒙脫石晶體的電層之間，并在蒙脫石外形成一層膜，進(jìn)而更有效地防止水浸入到蒙脫石內(nèi)、保持粘土的穩(wěn)定。選用鉀基是因為其分子經(jīng)與蒙脫石晶體的電層間距接近。
本發(fā)明的制備工藝方法為一、羥甲基化聚丙烯酰胺的制備聚丙烯酰胺+甲醛 (氨水)/(PH＝8-11) 羥甲基聚丙烯酰胺
所用時間2-3小時，溫度40-55℃二、多乙烯多胺鹽酸鹽的制備多乙烯多胺+鹽酸→多乙烯多胺鹽酸鹽
H2N-(CH2CH2NH)n-CH2CH2NH2(PH＝5～6.5)···HClHClHCl三、多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙烯酰胺的制備羥甲基聚丙烯酰胺+多乙烯鹽酸鹽-(65-85℃)/(1-5h) 多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙烯酰胺
四、本發(fā)明的防粘土膨脹劑的酸制
實施例110公斤聚丙烯酰胺在60公斤脫鹽水中溶解，加7.9公斤甲醛和5至5.5公斤氨水，控制PH值在8-11范圍內(nèi)、溫度在40至55℃下反應(yīng)2至3小時，羥甲基化結(jié)束。同時，在150公斤脫鹽水中加入40公斤多乙烯多胺，用發(fā)煙鹽酸調(diào)PH＝5至6.5，制得鹽酸鹽。將鹽酸鹽倒入羥甲基聚丙烯酰胺中，在65℃～85℃下反應(yīng)1至5小時，然后加入用100公斤脫鹽水溶解2.5氯化鉀的溶液，即可出料。待基液冷卻至30℃后加入3至5公斤氨水，調(diào)PH＝8-9。
實施例2與實施例1同，但無加入氯化鉀的程序。
實施例3本發(fā)明的防止粘土膨脹劑用于鉆井泥漿時，所配制的添加量為千分之一至千分之二。
實施例4本發(fā)明的防止粘土膨脹劑用于壓裂液時，所配制的添加量為千分之三至千分之五。
實施例5本發(fā)明的防止粘土膨脹劑用于酸化后置液時，所配制的添加量為百分之一至百分之二。
本發(fā)明的防止，粘土膨脹劑用于酸化的實際應(yīng)用性能測得主要結(jié)果如下評價單位大港油田采油工藝研究所巖蕊來源棗南油田注水井井段1891.4米～1896.5米巖蕊含粘土＞20%，其中蒙脫石＞12%試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用于石油開采的防止粘土膨脹劑，其特征在于它由多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙烯酰胺為主要成份，并加入氯化鉀和氫氧化氨。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的防止粘土膨脹劑的方法，其特征在于工藝為用羥甲基反應(yīng)制成羥甲基聚丙烯酰胺;制備多乙烯多胺鹽酸鹽;制備多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙稀酰胺;制出防止粘土膨脹劑。
3.按權(quán)利要求2所述的制備工藝方法其特征在于制備多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙烯酰胺的溫度為65℃至85℃之間，反應(yīng)時間為1小時至5小時之間。
4.按權(quán)利要求1所述的防止粘土膨脹劑，其特征在于它為陽離子型的。
全文摘要
一種用于石油鉆井、開采的防止粘土膨脹劑，由多乙烯多胺鹽酸鹽化羥甲基聚丙烯酰胺為主要成份的高分子化學(xué)處理劑。它用于鉆井泥漿、油田壓裂、酸化過程中具有一劑多用特點。它的絮凝、防止粘土膨脹和剪切稀釋的性能優(yōu)良。它的抗沖刷能力強(qiáng)，防膨時間持久，對原始巖芯滲透率傷害小，并且還有和其它助劑配伍好，添加相對量低的優(yōu)點。它的性能優(yōu)良、原材料易待、工藝簡單和成本低廉的優(yōu)點將使之成為化學(xué)采油中最重要的助劑。
文檔編號E21B43/00GK1034218SQ8810003
公開日1989年7月26日 申請日期1988年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月12日
發(fā)明者王其南 申請人:王其南