本发明属于油田开采
技术领域：
，具体涉及一种耐温抗盐型的防膨粘土稳定剂及其制备方法。
背景技术：
：大多数低渗透的油、气层都含有粘土矿物质，它们有的是碎屑粘土在沉积作用下沉积下来的，也有矿石在热力、压力的长期作用下形成的，还有在水流流过基岩时，自生的粘土沉积形成的。通过对这些矿物质在油、气生产中的重要性和它们对渗透率危害的广泛调查，一般认为粘土膨胀和粘土运移是这些矿物质损害储层渗透率的两个重要因素。在膨胀过程中，粘土把水吸入到晶体结构中，导致粘土体积的增加，从而堵塞地层孔道；在运移过程中，粘土物质被外来液体分散，或为产出液所携带，在毛细管的孔隙喉道处形成桥阻或节流点，然后导致储层渗透率的下降。根据粘土矿物的水敏机理，如果在注入水中添加一些注剂，让注入水成为带正电离子的溶液，利用正电离子与粘土晶片表面负离子作用，结合成一个防膨的体系，在粘土表面形成一个憎水面，隔离粘土晶面硅氧键或氢氧键的偶极对水分子的吸引，从而起到防止粘土水化膨胀作用；其次利用这种溶液在水化的粘土体系中产生离子间排斥和聚合凝缩作用，使粘土矿物在这种分子间力作用下聚结，起到防止粘土分散运移的作用，这种能消除粘土矿物水敏性的助剂就是粘土稳定剂。随着油田的开发，粘土稳定剂的应用越来越广泛，种类越来越多，根据不同的结构及所使用的化学药品不同，在这方面的研制大致可以可分为三个阶段：50年代到60年代后期，主要用无机盐类粘土稳定剂来防膨；70年代主要用无机多核聚合物和阳离子表面活性剂粘土稳定剂来防膨；80年代以后，主要开展了用阳离子有机聚合物粘土稳定剂来防膨。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。但阳离子活性剂作粘土防膨剂时易与几种阴离子化学药剂反应产生沉淀，如石油磺酸盐、聚丙稀酰胺及一些生物聚合物。其最大的缺点是能使储层的亲水性变为亲油性，可使水的相对渗透率下降。专利zl201310118314.7“一种低分子量粘土稳定剂制备方法”以含有碳碳的铵盐和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为原料在水溶液中聚合制备而成，聚合物数均分子量低于5万。该聚合物稳定剂中引入磺酸基团，增加了聚合物的水溶性和抗温性能。它在水中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。但是该稳定剂易于吸附到岩石表面，减少地层渗透率，或直接将地层堵住的缺点，同时该粘土稳定剂的温度耐盐性能差，限制了其应用范围。彭玉洁等人的“酯交换季胺型阳离子大豆油表面活性剂的合成及物化性能研究”提出一种低成本和工艺简单的表面活性剂，该表面活性剂属于季铵盐型，根据室内试验研究，该表面活性剂具有优异的防膨效果、耐温性以及无任何腐蚀性。因此，该大豆油改性表面活性剂可以用于油田的防膨粘土稳定剂。技术实现要素：本发明针对目前现有技术的不足而提供一种具有防止粘土膨胀保护储层的作用的粘土稳定剂，本发明的粘土稳定剂具有耐温抗盐性能好、价格低廉和工艺简单的优点。本发明公开了一种耐温抗盐型的防膨粘土稳定剂，是由大豆油改性表面活性剂、胺基羧酸树脂、硫酸铵和水复配而成，所述的大豆油改性表面活性剂是具有长碳链烷基和季铵阳离子的季铵盐表面活性剂，其分子通式如下：其中：r″为cnh2n+1，0≤n≤15；r′为cmh2m+1，0≤m≤15。所述的耐温抗盐型的防膨粘土稳定剂各组成的组份如下：优选地，所述的耐温抗盐型的防膨粘土稳定剂各组成的组份如下：本发明另一个目的在于提供一种耐温抗盐型的防膨粘土稳定剂的制备方法，其具体步骤如下：(1)将上述比例的水置于烧杯中，并在50～65℃的恒温水浴锅内加热；在搅拌速率为200～250rpm条件下，加入上述比例的胺基羧酸树脂，完全加入后，继续搅拌10～15min，得到混合溶液；(2)将上述混合溶液的温度调至20～35℃，在搅拌速率为300～500rpm下，缓慢加入上述比例的硫酸铵，完全加入后，继续搅拌15～20min；随后升温至55～60℃，恒温20～30min，得到透明溶液；(3)将上述透明溶液的温度调至35～45℃，搅拌速率为300～350rpm，加入上述比例的大豆油改性表面活性剂，恒温搅拌25～40min，然后自然降温至室温得到最终产物，即本发明的防膨粘土稳定剂。根据已有文献，所述的大豆油改性表面活性剂的合成路线如下：其中：r″为cnh2n+1，0≤n≤15；r′为cmh2m+1，0≤m≤15。本发明提供的防膨粘土稳定剂，稳定剂中的大豆油表面活性剂属于季铵盐阳离子型表面活性剂，其在水中解离产生高正电价的阳离子，可以与粘土颗粒形成多点吸附，可以取代粘土晶层表面的k+、na+、ca2+等金属阳离子。在吸附到粘土后会在粘土颗粒的表面形成一层有机阳离子的吸附保护膜，将粘土颗粒保护起来，防止粘土颗粒的水化、膨胀、分散和运移。胺基羧酸树脂作为一种螯合剂，可以捕获和分离出特定的金属离子，具有固定阳离子的作用；无机盐硫酸铵可采用离子交换的置换地层中的重金属，防止粘土稳定剂失效。同时，大豆油表面活性剂由于分子适中，碳链不易断裂，具有很好的耐温性能，而且分子不需要卷曲即可与粘土紧密结合，抗盐性能优异，有效的提高了使用效率。本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：(1)本发明的防膨粘土稳定剂原料来源广泛，合成工艺简单，成本低廉；(2)本发明的防膨粘土稳定剂用量少，油藏适应性强，可满足油田发展的需要；(3)本发明的防膨粘土稳定剂耐温耐盐性能好，能耐温达到280℃，耐矿化度达到230000mg/l，且与地层水具有良好的配伍性；(4)本发明的防膨粘土稳定剂可强烈的吸附到粘土表面，不易分解，粘土稳定剂永久有效，防膨率高，防膨率达到98％以上。具体实施方式下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。实施例1：防膨粘土稳定剂c1及其制备方法(1)防膨粘土稳定剂c1的组成及组份如下：根据已有文献，所述的大豆油改性表面活性剂的合成路线如下：其中：r″为cnh2n+1，0≤n≤15；r′为cmh2m+1，0≤m≤15。(2)防膨粘土稳定剂c1的制备方法如下：①将80份的水置于烧杯中，并在50℃的恒温水浴锅内加热；在搅拌速率为220rpm条件下，加入0.01份的胺基羧酸树脂，完全加入后，继续搅拌10min，得到混合溶液；②将上述混合溶液的温度调至20℃，在搅拌速率为300rpm下，缓慢加入0.1份的硫酸铵，完全加入后，继续搅拌18min；随后升温至55℃，恒温20min，得到透明溶液；③将上述透明溶液的温度调至40℃，搅拌速率为300rpm，加入10份的大豆油改性表面活性剂，恒温搅拌25min，然后自然降温至室温得到最终产物，即本发明的防膨粘土稳定剂c1。实施例2：防膨粘土稳定剂c2及其制备方法(1)防膨粘土稳定剂c2的组成及组份如下：根据已有文献，所述的大豆油改性表面活性剂的合成路线如下：其中：r″为cnh2n+1，0≤n≤15；r′为cmh2m+1，0≤m≤15。(2)防膨粘土稳定剂c2的制备方法如下：①将90份的水置于烧杯中，并在55℃的恒温水浴锅内加热；在搅拌速率为230rpm条件下，加入0.03份的胺基羧酸树脂，完全加入后，继续搅拌12min，得到混合溶液；②将上述混合溶液的温度调至30℃，在搅拌速率为500rpm下，缓慢加入0.3份的硫酸铵，完全加入后，继续搅拌16min；随后升温至58℃，恒温27min，得到透明溶液；③将上述透明溶液的温度调至38℃，搅拌速率为320rpm，加入10份的大豆油改性表面活性剂，恒温搅拌30min，然后自然降温至室温得到最终产物，即本发明的防膨粘土稳定剂c2。实施例3：防膨粘土稳定剂c3及其制备方法(1)防膨粘土稳定剂c3的组成及组份如下：根据已有文献，所述的大豆油改性表面活性剂的合成路线如下：其中：r″为cnh2n+1，0≤n≤15；r′为cmh2m+1，0≤m≤15。(2)防膨粘土稳定剂c3的制备方法如下：①将85份的水置于烧杯中，并在60℃的恒温水浴锅内加热；在搅拌速率为200rpm条件下，加入0.05份的胺基羧酸树脂，完全加入后，继续搅拌14min，得到混合溶液；②将上述混合溶液的温度调至25℃，在搅拌速率为400rpm下，缓慢加入0.4份的硫酸铵，完全加入后，继续搅拌15min；随后升温至62℃，恒温23min，得到透明溶液；③将上述透明溶液的温度调至35℃，搅拌速率为330rpm，加入10份的大豆油改性表面活性剂，恒温搅拌35min，然后自然降温至室温得到最终产物，即本发明的防膨粘土稳定剂c3。实施例4：防膨粘土稳定剂c4及其制备方法(1)防膨粘土稳定剂c4的组成及组份如下：根据已有文献，所述的大豆油改性表面活性剂的合成路线如下：其中：r″为cnh2n+1，0≤n≤15；r′为cmh2m+1，0≤m≤15。(2)防膨粘土稳定剂c4的制备方法如下：①将100份的水置于烧杯中，并在65℃的恒温水浴锅内加热；在搅拌速率为250rpm条件下，加入0.1份的胺基羧酸树脂，完全加入后，继续搅拌15min，得到混合溶液；②将上述混合溶液的温度调至35℃，在搅拌速率为350rpm下，缓慢加入0.5份的硫酸铵，完全加入后，继续搅拌20min；随后升温至60℃，恒温30min，得到透明溶液；③将上述透明溶液的温度调至45℃，搅拌速率为350rpm，加入10份的大豆油改性表面活性剂，恒温搅拌40min，然后自然降温至室温得到最终产物，即本发明的防膨粘土稳定剂c4。实施例5分别准确称取5.0g上述c1～c4防膨粘土稳定剂样品，溶解于995.0g蒸馏水中，搅拌30min，形成均匀溶液，待用。实施例6按照《sy/t5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》评价了产品在280℃和矿化度为230000mg/l条件下的防膨率。本实验所用粘土稳定剂溶液为实施例5中所配溶液，试验结果见表1。表1防膨粘土稳定剂c1～c4的评价结果产品防膨率，％c199.0c299.3c398.7c499.2从表1可以看出，防膨粘土稳定剂c1～c4的防膨率均大于98.0％，其中，粘土稳定剂c2的防膨率最高，达到99.3％。说明本发明研制的粘土稳定剂在280℃和矿化度为230000mg/l条件下具有良好的防止膨润土水化膨胀的能力。实施例7按照中国石油天然气行业标准《钻井液用页岩抑制剂评价方法》sy/t6335-1997进行样品线性膨胀性实验。所用仪器为np-01页岩膨胀测试仪。称取8.00g在105℃下烘干4h的二级膨润土(直径为0.01～0.05mm)，在压力机上制得压片(压力10mpa，时间5min)。把压片放入页岩膨胀仪中，加入配制好的一定浓度的稳定剂溶液(实施例6中所配溶液)，测定试液浸泡后泥页岩压片的膨胀率。泥页岩压片的膨胀率越小，说明产品的抑制粘土水化膨胀的能力越强；反之则越差。实验结果如表2所示。表2线性膨胀率试验测试结果产品16h相对清水的降低率，％c121.3c219.2c321.5c420.6由表2可见，粘土稳定剂c1～c416h相对清水的降低率均低于22％，其中，粘土稳定剂c216h相对清水的降低率最低，达到19.2％，说明本发明制备的粘土稳定剂产品能有效地抑制粘土的水化膨胀。当前第1页12