一种季铵盐粘土稳定剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及油气田开采，具体而言，涉及一种季铵盐粘土稳定剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、压裂改造是提高油气藏产量的最主要方式，然而，储层水敏性矿物接触到水基压裂液后会发生不可逆的膨胀和运移，造成孔喉堵塞及储层渗透率下降等问题，严重影响了原油釆收效率。为了保护油气地层的渗透性，必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。能防止粘土矿物膨胀的处理剂称为防粘土膨胀剂(防膨剂)，能防止粘土微粒运移的处理剂称为防粘土微粒运移剂(防运移剂)，两者都属粘土稳定剂。在压裂、驱油等水基工作液中需加入粘土稳定剂稳定地层粘土，避免或减轻储层改造后渗透率下降影响油气产量。

2、粘土稳定剂主要分为无机盐、阳离子表面活性剂、有机阳离子聚合物三类。其中，无机盐是非永久性粘土稳定剂，在采油过程中，地层水中的钠离子将重新取代这些离子，当其浓度减少到一定程度时稳定粘土的作用就会消失。这类粘土稳定剂不能产生多点吸附，因此对防止粘土运移效果不明显。阳离子表面活性剂由于在水中可以解离出有表面活性的阳离子，能吸附在粘土颗粒的表面上，中和粘土表面的负电荷，所以可作为防膨剂。但阳离子表面活性剂作粘土防膨剂时易与其它阴离子化学药剂反应产生沉淀。另外，其最大的缺点是使储层的水润湿性变为油润湿性，导致水的相对渗透率下降。

3、有机阳离子聚合物是含氮、硫和磷的聚合物。目前，有机阳离子聚合物中聚季铵盐类物质应用较多，聚季铵盐类物质在水中解离产生高正电价的高分子阳离子，可以同时与多个粘土颗粒形成多点吸附，吸附后，在粘土颗粒的表面形成一层吸附保护膜，防止粘土颗粒的膨胀与运移。但是该类物质目前普遍存在着不耐高温、防膨长效性能不足、多数产品不适用于低、特低渗透油藏，对于低、特低渗透油藏(储层渗透率0.001～0.005μm2)，注入的粘土稳定剂分子质量过大时，不仅不会起到防膨作用反而会因聚合物尺寸过大而堵塞地层孔隙，使地层渗透性受到严重破坏。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种季铵盐粘土稳定剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中的粘土稳定剂不耐高温、防膨长效性能不足且不适用于低、特低渗透水敏性油藏的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种季铵盐粘土稳定剂，该季铵盐粘土稳定剂包括二甲基二烯丙基氯化铵自聚合生成的聚合物；季铵盐粘土稳定剂的重均分子量低于2万，季铵盐粘土稳定剂的回旋半径为0.4～0.6nm，季铵盐粘土稳定剂的阳离子度为3～4mmol/g，季铵盐粘土稳定剂的防膨率＞85％，耐水洗率＞80％，耐温性≥160℃。

3、进一步地，季铵盐粘土稳定剂的重均分子量为15000～20000。

4、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上述季铵盐粘土稳定剂的制备方法，该制备方法包括：在引发剂存在的条件下，以二甲基二烯丙基氯化铵为单体，在溶剂中进行溶液聚合反应，得到季铵盐粘土稳定剂。

5、进一步地，二甲基二烯丙基氯化铵与引发剂的质量比为500:1～1500:1。

6、进一步地，引发剂选自过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过硫酸铵中的一种或多种。

7、进一步地，在进行溶液聚合反应之前，将引发剂与溶剂配制成引发剂溶液，优选引发剂溶液的质量百分比为0.1～0.5wt％。

8、进一步地，溶液聚合反应中还加入分散稳定剂，分散稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸铵、甲基纤维素中的一种或多种；优选二甲基二烯丙基氯化铵与分散稳定剂的质量比为20:1～30:1。

9、进一步地，溶液聚合反应的温度为30～65℃，优选溶液聚合反应的时间为5～10h，优选溶液聚合反应的ph为5～6。

10、进一步地，溶剂选自水、3w％乙醇溶液、1w％甲醇溶液、dmso的一种或多种。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种上述季铵盐粘土稳定剂或上述的制备方法制备得到的季铵盐粘土稳定剂在低渗透水敏性油藏开采中的应用。

12、应用本发明的技术方案，本申请的季铵盐粘土稳定剂重均分子量较低，且分子尺寸小于岩心孔喉的三分之二，因而本申请的季铵盐粘土稳定剂不仅适用于高渗岩心，还可以进入孔隙发挥作用，适用于低渗岩心。并且本申请的季铵盐粘土稳定剂包括长分子链的聚合物，具有长分子链的聚合物在高温下难以断链降解，从而使季铵盐粘土稳定剂具有良好的耐温性能。并且通过二甲基二烯丙基氯化铵自聚合制备的季铵盐粘土稳定剂还具有高电荷密度，粘土颗粒相互绑定，不易分离，从而具有良好的防膨率和耐水洗率。

技术特征：

1.一种季铵盐粘土稳定剂，其特征在于，所述季铵盐粘土稳定剂包括二甲基二烯丙基氯化铵自聚合生成的聚合物；

2.根据权利要求1所述的季铵盐粘土稳定剂，其特征在于，所述季铵盐粘土稳定剂的重均分子量为15000～20000。

3.一种权利要求1或2所述的季铵盐粘土稳定剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二甲基二烯丙基氯化铵与所述引发剂的质量比为500:1～1500:1。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过硫酸铵中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在进行所述溶液聚合反应之前，将所述引发剂与所述溶剂配制成引发剂溶液，优选所述引发剂溶液的质量百分比为0.1～0.5wt％。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶液聚合反应中还加入分散稳定剂，所述分散稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸铵、甲基纤维素中的一种或多种；

8.根据权利要求3至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶液聚合反应的温度为30～65℃，优选所述溶液聚合反应的时间为5～10h，优选所述溶液聚合反应的ph为5～6。

9.根据权利要求3至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自水、3wt％乙醇溶液、1wt％甲醇溶液、dmso的一种或多种。

10.一种权利要求1或2所述的季铵盐粘土稳定剂或权利要求3至9中任一项所述的制备方法制备得到的季铵盐粘土稳定剂在低渗透水敏性油藏开采中的应用。

技术总结
本发明提供了一种季铵盐粘土稳定剂及其制备方法和应用。上述季铵盐粘土稳定剂包括二甲基二烯丙基氯化铵自聚合生成的聚合物；季铵盐粘土稳定剂的重均分子量低于2万，季铵盐粘土稳定剂的回旋半径为0.4～0.6nm，季铵盐粘土稳定剂的阳离子度为3～4mmol/g，季铵盐粘土稳定剂的防膨率＞85％，耐水洗率＞80％，耐温性≥160℃。本申请的季铵盐粘土稳定剂不仅适用于高渗岩心，还可以进入孔隙发挥作用，适用于低渗岩心。并且具有良好的耐温性能。并且通过二甲基二烯丙基氯化铵自聚合制备的季铵盐粘土稳定剂还具有高电荷密度，粘土颗粒相互绑定，不易分离，从而具有良好的防膨率和耐水洗率。

技术研发人员：翟怀建,吴宝成,董景锋,潘竞军,王明星,孙锡泽,张凤娟,张敬春,尹淑丽,潘丽燕
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24