一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备与应用的制作方法
【专利摘要】一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备与应用，制备是在反应釜中将胺溶剂中，搅拌均匀，搅拌下向上述溶液中加入羧酸，将上述混合物加热至其全部溶解，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；将上述混合物转移至研钵中，加入与氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.1-1.0%，其对黏土的防膨率为50-80%，本发明小分子黏土膨胀抑制剂能进入黏土层间排除水分子、提供较多的正电荷吸附点，具有持久的黏土稳定作用，且小分子黏土膨胀抑制剂易降解对环境友好。
【专利说明】—种小分子黏土膨胀抑制剂的制备与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及黏土膨胀抑制剂制备【技术领域】，具体涉及一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备与应用。
【背景技术】
[0002]泥页岩的主要成分是黏土矿物，其中颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物——蒙脱石，其结构中层与层之间的作用力为较弱的范德华力，在与水基油田工作液相互作用过程中易吸水膨胀。泥页岩水化膨胀和分散引起的井壁失稳一直是钻井工程中的技术难题，因此钻遇泥页岩地层的水基油田工作液中必须提高油田工作液对泥页岩的抑制性，最大程度地降低井下复杂情况的发生率。在现有的泥页岩抑制剂中，胺基抑制剂通过其特有的吸附作用能很好地镶嵌在黏土层间，降低黏土吸收水分的趋势，且胺类抑制剂可通过调整取代基或引入新官能团来优化分子结构，在性能上具有较大的提升空间，是一类很有发展前景的泥页岩抑制剂。
[0003]早期使用的胺类黏土膨胀抑制剂如氯化铵、四甲基氯化铵、氯化胆碱等抗温性较差，易分解出有害气体氨气，对泥页岩的抑制性较差；近年来聚胺类页岩黏土膨胀抑制剂如阳离子型聚亚胺、聚三乙醇胺甲基季铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵等在国内外已得到广泛应用。聚胺类页岩黏土膨胀抑制剂可提供多个阳离子吸附点，能长久稳定页岩，对泥页岩有一定的抑制性，但由于其分子量较大，只能吸附在黏土表面，对于膨胀性强的黏土来说聚胺类页岩黏土膨胀抑制剂的抑制效果并不理想。此外，部分聚胺类页岩黏土膨胀抑制剂还存在毒性大、与阴离子处理剂配伍性差等诸多问题。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备与应用，制备的黏土膨胀抑制剂的分子量小、抑制性能好、环境友好。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于5-30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级及其以上纯度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺及其混合物，所述溶剂为工业级及其以上纯度甲醇、乙醇或者自来水以上纯度的水及其混合物；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 1-5的羧酸，所述羧酸为工业级及其以上纯度的草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、苯甲酸、水杨酸、亚氨基二乙酸、氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、谷氨酸及其混合物；
第三步，将上述混合物加热至30-10(TC，至其全部溶解；
第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为10-1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
[0006]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.1-1.0%，其对黏土的防膨率为50-80%。
[0007]本发明的优点:小分子黏土膨胀抑制剂能进入黏土层间排除水分子、提供较多的正电荷吸附点，具有持久的黏土稳定作用，且小分子黏土膨胀抑制剂易降解对环境友好。
【具体实施方式】
[0008]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0009]实施例1
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于5倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级二乙醇胺，所述溶剂为工业级甲醇；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的羧酸，所述羧酸为工业级丙二酸；
第三步，将上述混合物加热至30°C，至其全部溶解；
第四步，将上述混合物 中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为5:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0010]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的1.0%，其对黏土的防膨率为60%。
[0011]实施例2
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于8倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为化学纯三乙醇胺，所述溶剂为工业级乙醇；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的羧酸，所述羧酸为工业级己二酸；
第三步，将上述混合物加热至40°C，至其全部溶解；
第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为4:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0012]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.8%，其对黏土的防膨率为65%。
[0013]实施例3
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于15倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级二乙烯三胺，所述溶剂为工业级95乙醇；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 2的羧酸，所述羧酸为工业级苯甲酸；
第三步，将上述混合物加热至40°C，至其全部溶解；第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为3:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
[0014]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.8%，其对黏土的防膨率为63%。
[0015]实施例4
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于20倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级三乙烯四胺，所述溶剂为体积比为2:1的工业级甲醇和自来水混合物；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 2的羧酸，所述羧酸为化学纯水杨酸；
第三步，将上述混合物加热至60°C，至其全部溶解；
第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0016]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.5%，其对黏土的防膨率为73%。
[0017]实施例5
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于15倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为物质的量比为1:1的工业级三乙醇胺和四乙烯五胺混合物，所述溶剂为体积比为1:2的工业级甲醇和自来水混合物；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 5的羧酸，所述羧酸为工业级乙二胺四乙酸；
第三步，将上述混合物加热至50°C，至其全部溶解；
第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
[0018]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.5%，其对黏土的防膨率为78%。
[0019]实施例6
一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，包括以下步骤:
第一步，在反应釜中将胺溶于10倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级三乙醇胺，所述溶剂为体积比为1:3的工业级甲醇和自来水混合物；
第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的羧酸，所述羧酸为物质的量比为1:2的工业级己二酸和苯甲酸；
第三步，将上 述混合物加热至60°C，至其全部溶解；
第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温；
第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
[0020]应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.4%，其对黏土的防膨率为8 0%。
【权利要求】
1.一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于5-30倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级及其以上纯度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺及其混合物，所述溶剂为工业级及其以上纯度甲醇、乙醇或者自来水以上纯度的水及其混合物； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 1-5的羧酸，所述羧酸为工业级及其以上纯度的草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、苯甲酸、水杨酸、亚氨基二乙酸、氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、谷氨酸及其混合物； 第三步，将上述混合物加热至30-10(TC，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为10-1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
2.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于:应用时，小分子黏土膨胀抑制剂用量为油田工作液质量的0.1-1.0%，其对黏土的防膨率为50-80%。
3.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于5倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级二乙醇胺，所述溶剂为工业级甲醇； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的羧酸，所述羧酸为工业级丙二酸；` 第三步，将上述混合物加热至30°C，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为5:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
4.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于8倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为化学纯三乙醇胺，所述溶剂为工业级乙醇； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的羧酸，所述羧酸为工业级己二酸； 第三步，将上述混合物加热至40°C，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为4:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
5.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于15倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级二乙烯三胺，所述溶剂为工业级95乙醇； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 2的羧酸，所述羧酸为工业级苯甲酸； 第三步，将上述混合物加热至40°C，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为3:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
6.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于20倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级三乙烯四胺，所述溶剂为体积比为2:1的工业级甲醇和自来水混合物； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 2的羧酸，所述羧酸为化学纯水杨酸； 第三步，将上述混合物加热至60°C，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为2:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
7.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于15倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为物质的量比为1:1的工业级三乙醇胺和四乙烯五胺混合物，所述溶剂为体积比为1:2的工业级甲醇和自来水混合物； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1: 5的羧酸，所述羧酸为工业级乙二胺四乙酸； 第三步，将上述混合物加热至50°C，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级及其以上纯度的产品。
8.根据权利要求1所述的一种小分子黏土膨胀抑制剂的制备，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，在反应釜中将胺溶于10倍的溶剂中，搅拌均匀，所述的胺为工业级三乙醇胺，所述溶剂为体积比为1:3的工业级甲醇和自来水混合物； 第二步，搅拌下向上述溶液中加入与胺中氨基官能团比例为1:1的羧酸，所述羧酸为物质的量比为1:2的工业级己二酸和苯甲酸； 第三步，将上述混合物加热至60°C，至其全部溶解； 第四步，将上述混合物中溶剂蒸去，冷却至室温； 第五步，将上述混合物转移至研钵中，加入与胺和羧酸总质量比为1:1的氯化钾，研磨均匀，即得到小分子黏土膨胀抑制剂，所述氯化钾为工业级产品。
【文档编号】C09K8/50GK103865502SQ201410067572
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】张洁, 陈刚, 张黎, 蔡丹 申请人:西安石油大学