一种缓释型乳液黏土防膨剂及其制备方法

1.本发明属于油田用粘土稳定技术领域，具体涉及一种缓释型乳液黏土防膨剂及其制备方法。


背景技术：

2.在油田开采过程中，黏土遇水膨胀，会封堵原本孔隙不大的孔道，从而会导致地层的渗透率大大降低。现有的黏土防膨剂主要有以下几类：无机类防膨剂，有机防膨剂。其中，(1)无机类防膨剂，主要为无机盐类和无机阳离子聚合物，其主要通过阳离子扩散进入晶片间，减少黏土片状结构间的双电层斥力来抑制黏土膨胀，但是其不耐冲刷，作用时间较短；(2)有机防膨剂，主要为阳离子表面活性剂、阳离子聚合物和gemini双子表面活性剂，有机阳离子能够牢固地吸附黏土颗粒，防止黏土的膨胀与运移，不易被其他离子取代。
3.但是目前阶段油田用黏土防膨剂大都具有较短的周期性，同时正电荷在岩石环境(负电荷环境)中，季铵盐因电荷吸引作用，难以形成更远的防膨效果，作用范围具有局限性。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中的黏土防膨剂作用范围小缺点，本发明的目的在于提供一种缓释型乳液黏土防膨剂及其制备方法，本发明所述防膨剂在地表为稳定存在的乳液，释出前不溶于水，借助地层高温缓慢释出，逐步生成季铵盐来抑制黏土膨胀，具有较广的作用范围，对地层适应性强，可作为长效黏土防膨剂。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.本发明提供了一种缓释型乳液黏土防膨剂，按质量百分比计，所述缓释型乳液黏土防膨剂包括如下组分：环氧氯丙烷10％～15％，有机胺10％～15％，碳酸二甲酯50％～55％，十八胺聚氧乙烯醚20％～30％，上述组分的质量百分比之和为100％。
7.本发明进一步，所述有机胺为二乙胺和三乙胺，所述二乙胺与三乙胺的质量比为(3～4)：(6～7)。
8.本发明进一步，所述十八胺聚氧乙烯醚为溶于水的黄色油状物。
9.本发明进一步，所述环氧氯丙烷、有机胺及碳酸二甲酯的质量之和与十八胺聚氧乙烯醚的质量的比值为(7～8)：(2～3)。
10.本发明进一步，所述缓释型乳液黏土防膨剂的使用温度为60～120℃。
11.本发明提供了一种缓释型乳液黏土防膨剂的制备方法，包括以下步骤：
12.s1：将环氧氯丙烷、有机胺、碳酸二甲酯进行混合形成混合物；
13.s2：将十八胺聚氧乙烯醚加入所述混合物中，充分搅拌均匀后得到缓释型乳液黏土防膨剂。
14.本发明进一步，所述s2中，所述搅拌的速度为400r/min，所述搅拌的时间为1～2h。
15.任意一项所述的缓释型乳液黏土防膨剂在油田油井中的应用。
16.所述的缓释型乳液黏土防膨剂的应用方法，所述缓释型乳液黏土防膨剂的配置浓度为2wt％，使用温度为60℃。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明所述的一种缓释型乳液黏土防膨剂在地表上为稳定存在的乳液。所述防膨剂中包括环氧氯丙烷、有机胺、碳酸二甲酯和十八胺聚氧乙烯醚。其中，十八胺聚氧乙烯醚作为乳化剂加入使得产品成为均匀分散的乳状液，增强产品的稳定性；其次，当在地层高温下，环氧氯丙烷可先发生开链自聚形成长链聚合物，与有机胺通过季铵化反应形成聚醚季铵盐，也可先形成季铵盐再发生开链自聚，此过程的链终止不可预测和控制，因此能够得到多种不同链长的季铵盐，不同链长的季铵盐在防膨时能协同互补，从而能达到更加优秀的防膨效果；最后，碳酸二甲酯既可作为甲基化试剂，又可作为萃取剂形成稳定油相，使得乳液的水不溶性增强。本发明所述黏土防膨剂在地表上为稳定存在的乳液，便于运输，释出前不溶于水，可借助流体冲刷扩散至较远的地带，并且借助地层高温缓慢均匀释出，逐步生成季铵盐。进一步，季铵盐阳离子生成后防膨剂水溶性增加、吸附能力增加，可有效抑制黏土膨胀。综上所述，本发明所述缓释型乳液黏土防膨剂具有较广的作用范围，对地层适应性强，可作为长效黏土防膨剂。
附图说明
19.图1为本发明中实施例5制得的防膨剂的用量对防膨率的影响示意图；
20.图2为本发明中实施例5制得的防膨剂的作用时间对防膨率的影响示意图；
21.图3为本发明中实施例5制得的防膨剂的作用温度对防膨率的影响示意图。
具体实施方式
22.为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
23.本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
24.本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
25.本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“a包含a”涵盖了“a包含a和其他”和“a仅包含a”的意思。
26.本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
27.本发明提供了一种缓释型乳液黏土防膨剂及其制备方法。
28.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
29.下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
30.本发明提供了一种缓释型乳液黏土防膨剂，该缓释型乳液黏土防膨剂包括以下质量比的a组分和b组分：其中a组分包含环氧氯丙烷10％～15％，有机胺10％～15％，碳酸二甲酯50％～55％，b组分为乳化剂20％～30％，上述组分的质量百分比之和为100％。
31.进一步地，所述有机胺为二乙胺和三乙胺两种成分的组合，其质量比为(3～4)：(6～7)。
32.进一步地，a组分为粘稠液体，b组分所用乳化剂为十八胺聚氧乙烯醚，其为溶于水的淡黄色油状物。
33.进一步地，所述b组分与a组分的质量比为(2～3)：(7～8)。
34.所述的缓释型乳液黏土防膨剂在油田油井中的应用。
35.作为可选方案，所述缓释型乳液黏土防膨剂的使用温度为60～120℃。
36.作为可选方案，所述缓释型乳液黏土防膨剂的配置浓度为2wt％，作用时间为2h，使用温度为60℃时，所述防膨剂的防膨率最高。
37.本发明所述制备方法包括以下步骤：先按质量百分比配置a组分：环氧氯丙烷10％～15％，有机胺10％～15％，碳酸二甲酯50％～55％，称量b组分：十八胺聚氧乙烯醚20％～30％；常温下将a组分与b组分加入到烧瓶中充分搅拌均匀，得到缓释型乳液黏土防膨剂。
38.所述搅拌的速度为400r/min，所述搅拌的时间为1～2h。
39.所述有机胺为二乙胺和三乙胺两种成分的组合，其质量比为(3～4)：(6～7)。
40.本发明的原理为地表上防膨剂以乳液稳定存在，十八胺聚氧乙烯醚作为乳化剂加入使得产品成为均匀分散的乳状液，增强产品的稳定性。在地层高温下，环氧氯丙烷可先发生开链自聚形成长链聚合物，与二乙胺、三乙胺此类有机胺通过季铵化反应形成聚醚季铵盐，也可先形成季铵盐再发生开链自聚，此过程的链终止不可预测和控制，因此能够得到多种不同链长的季铵盐，不同链长的季铵盐在防膨时能协同互补，从而能达到更加优秀的防膨效果。碳酸二甲酯既可作为甲基化试剂，又可作为萃取剂形成稳定油相，使得乳液的水不溶性增强。
41.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明：
42.实施例1
43.先称取a组分：环氧氯丙烷15g，有机胺15g(二乙胺6g、三乙胺9g)，碳酸二甲酯50g，将其充分混合。再称取b组分：20g的乳化剂十八胺聚氧乙烯醚。在常温下将a组分与b组分加入到烧瓶中搅拌1h，得到一种缓释型乳液黏土防膨剂。
44.实施例2
45.先称取a组分：环氧氯丙烷10g，有机胺15g(二乙胺6g、三乙胺9g)，碳酸二甲酯55g，将其充分混合。再称取b组分：20g的乳化剂十八胺聚氧乙烯醚。在常温下将a组分与b组分加入到烧瓶中搅拌1h，得到一种缓释型乳液黏土防膨剂。
46.实施例3
47.先称取a组分：环氧氯丙烷20g，有机胺25g(二乙胺10g、三乙胺15g)，碳酸二甲酯100g，将其充分混合。再称取b组分：55g的乳化剂十八胺聚氧乙烯醚。在常温下将a组分与b组分加入到烧瓶中搅拌2h，得到一种缓释型乳液黏土防膨剂。
48.实施例4
49.先称取a组分：环氧氯丙烷80g，有机胺100g(二乙胺40g、三乙胺60g)，碳酸二甲酯520g，将其充分混合。再称取b组分：300g的乳化剂十八胺聚氧乙烯醚。在常温下将a组分与b组分加入到烧瓶中搅拌1h，得到一种缓释型乳液黏土防膨剂。
50.实施例5
51.先称取a组分：环氧氯丙烷50g，有机胺50g(二乙胺15g、三乙胺35g)，碳酸二甲酯250g，将其充分混合。再称取b组分：150g的乳化剂十八胺聚氧乙烯醚。在常温下将a组分与b组分加入到烧瓶中搅拌2h，得到一种缓释型乳液黏土防膨剂。
52.为了表征该黏土防膨剂的防膨效果，在温度为60℃、作用时间2h的条件下，考察防膨剂用量对实施例5中合成的防膨剂防膨率的影响，结果如图1所示。由图1可以看出，随着防膨剂用量的增加，防膨率逐渐增大后趋于平缓，当防膨剂配置浓度为2wt％后，继续增加防膨剂用量，对防膨剂性能影响不大。
53.为了表征该黏土防膨剂的防膨效果，在温度为60℃、防膨剂配置浓度为2wt％的条件下，考察作用时间对实施例5中合成的防膨剂防膨率的影响，结果如图2所示。由图2可以看出，随着作用时间的增加，防膨率逐渐增大后趋于平缓，当防膨剂作用时间为2h后，继续延长反应时间，对防膨剂性能影响不大。
54.为了表征该黏土防膨剂的防膨效果，在作用时间为2h、防膨剂配置浓度为2wt％的条件下，考察作用温度对实施例5中合成的防膨剂防膨率的影响，结果如图3所示。由图3可以看出，随着作用温度的升高，防膨率逐渐增大后缓慢下降，当防膨剂作用温度为60℃时，防膨率最高。
55.本发明所述黏土防膨剂在地表为稳定存在的乳液，释出前不溶于水，可借助流体冲刷扩散至较远的地带，注入后借助地层高温缓慢释出，逐步生成季铵盐来抑制黏土膨胀，其作用范围广，对地层适应性强，可作为长效黏土防膨剂。
56.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。