一种低温缓释型防膨体系、制备方法及应用

本发明涉及油田用粘土防膨剂制备，具体为一种低温缓释型防膨体系、制备方法及应用。

背景技术：

1、粘土矿物广泛存在于油藏储层中，对于含粘土矿物的水敏性储层，如果不采取适当的措施，就会造成粘土矿物的水化膨胀、分散和运移，极易堵塞油层通路，破坏地层，导致渗透率下降，严重影响石油的开采效率。在石油资源紧缺的今天，为实现油气田的稳产高产，粘土稳定剂即防膨剂被广泛应用。常见防膨剂主要为：无机盐类防膨剂，有机类防膨剂。

2、稠油即高粘度原油，其流动阻力大，甚至不能流动，因而使用常规的开采技术难以对其进行开发。随着原油资源的逐渐减少，加速了对稠油的开发。通过研究发现稠油对温度极为敏感，温度每增高10℃，粘度大约下降一半。目前，采用注蒸汽热采技术，已有效地开发了一批稠油油田，但注蒸汽热采技术采收率最高才达30％，针对采收率低的问题，采用亚临界注采工艺，使采收率得到了进一步的提高。但，此工艺所注蒸汽已接近临界点，井口温度达到300℃左右，由于无机盐类防膨剂仅可在80℃左右使用，且作用时效短，难以实现有效防膨；相比之下，有机类季铵盐防膨剂耐温性更好，但在200℃以上时效果也不理想。同时，有机防膨剂易于吸附在进口端，因此难以在远端油藏处发挥防膨作用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的有机防膨剂耐温性差导致的防膨效果不理想，难以在远端油藏发挥防膨作用的问题，本发明提供一种低温缓释型防膨体系、制备方法及应用。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种低温缓释型防膨体系，包括苄基-季铵盐防膨剂、油相溶剂和非离子表面活性剂溶液；其中，苄基-季铵盐防膨剂与油相溶剂的质量比为(1～1.5):(1～1.5)；苄基-季铵盐防膨剂以及油相溶剂之和与非离子表面活性剂溶液的质量比为(1～1.5):(1～1.5)。

4、优选地，所述油相溶剂为甲苯。

5、优选地，所述非离子表面活性剂溶液为苯并异噻唑啉酮溶液、吗啉溶液、聚乙二醇溶液或壬基酚聚氧乙烯醚溶液。

6、优选地，所述非离子表面活性剂溶液的质量浓度为1％～2％。

7、如上述的低温缓释型防膨体系的制备方法，包括以下步骤：

8、制备苄基-季铵盐防膨剂；

9、利用苄基-季铵盐防膨剂，制备含有防膨剂的油相；

10、配制非离子表面活性剂溶液；

11、利用非离子表面活性剂溶液和含有防膨剂的油相，制备低温缓释型防膨体。

12、优选地，制备系苄基-季铵盐防膨剂的方法为：

13、苄基氯与哌啶反应，生成中间产物；

14、向中间产物中加入甲醇和碳酸二甲酯，加热反应，得到苄基-季铵盐防膨剂。

15、优选地，苄基氯与哌啶的摩尔比为(1.5～1):(1.5～1)；甲醇与中间产物的质量比为(1～1.5):(1～1.5)；碳酸二甲酯与中间产物摩尔比(1～1.5):(1～1.5)。

16、优选地，苄基氯与哌啶反应的条件为：80℃～100℃水浴条件下，反应1h～2h。

17、优选地，所述加热反应的温度为150℃～170℃，反应时间为20h～24h。

18、如上述的低温缓释型防膨体系在油藏开采中的应用。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明一种低温缓释型防膨体系包括苄基-季铵盐防膨剂、油相溶剂和非离子表面活性剂溶液；其中，苄基-季铵盐防膨剂与油相溶剂的质量比为(1～1.5):(1～1.5)；苄基-季铵盐防膨剂以及油相溶剂之和与非离子表面活性剂溶液的质量比为(1～1.5):(1～1.5)。首先，该低温缓释型防膨体系在井口高温300℃以下不提前反应，保证其能够到达井底地层发挥防膨作用，显著提高了防膨剂的耐温性。其次，该低温缓释型防膨体系利用非离子表面活性剂浊点这一特性，在高温条件下防膨剂主要在油相中，难以与黏土结合；低温条件下，在非离子表面活性剂乳化作用下，防膨剂与水相接触更充分，防膨剂被释放到水相中与粘土结合，达到防膨效果。通过上述机理达到防膨剂高温即井口端不释放，低温即远端油藏释放的效果。实现了防膨剂的低温触发释放特性，有效解决了蒸汽热采、亚临界注采中的防膨难题。最后，该低温缓释型防膨体系在该防膨剂结构设计上引入苄基，制备的双环季铵盐结构能保证其在高温时，防膨剂优先进入油相，低温下在非离子表面活性剂的作用下能够实现从油相向水相释放的效果。

21、通过选用不同结构的非离子表面活性剂可以通过浊点使体系适用于不同的使用温度。

22、本发明还提供一种如上述的低温缓释型防膨体系的制备方法，该方法通过制备苄基-季铵盐防膨剂；利用苄基-季铵盐防膨剂，制备含有防膨剂的油相；配制非离子表面活性剂溶液；最后，利用非离子表面活性剂溶液和含有防膨剂的油相，成功制备含有双环季铵盐结构的低温缓释型防膨体。制备方法简单、体系适用性强。

23、本发明还提供一种如上述的低温缓释型防膨体系在油藏开采中的应用。实现在远端油藏处发挥防膨作用，提高油藏采收率。

技术特征：

1.一种低温缓释型防膨体系，其特征在于，包括苄基-季铵盐防膨剂、油相溶剂和非离子表面活性剂溶液；其中，苄基-季铵盐防膨剂与油相溶剂的质量比为(1～1.5):(1～1.5)；苄基-季铵盐防膨剂以及油相溶剂之和与非离子表面活性剂溶液的质量比为(1～1.5):(1～1.5)。

2.根据权利要求1所述的低温缓释型防膨体系，其特征在于，所述油相溶剂为甲苯。

3.根据权利要求1所述的低温缓释型防膨体系，其特征在于，所述非离子表面活性剂溶液为苯并异噻唑啉酮溶液、吗啉溶液、聚乙二醇溶液或壬基酚聚氧乙烯醚溶液。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低温缓释型防膨体系，其特征在于，所述非离子表面活性剂溶液的质量浓度为1％～2％。

5.如权利要求1-4任一项所述的低温缓释型防膨体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的低温缓释型防膨体系的制备方法，其特征在于，制备系苄基-季铵盐防膨剂的方法为：

7.根据权利要求6所述的低温缓释型防膨体系的制备方法，其特征在于，苄基氯与哌啶的摩尔比为(1.5～1):(1.5～1)；甲醇与中间产物的质量比为(1～1.5):(1～1.5)；碳酸二甲酯与中间产物摩尔比(1～1.5):(1～1.5)。

8.根据权利要求6所述的低温缓释型防膨体系的制备方法，其特征在于，苄基氯与哌啶反应的条件为：80℃～100℃水浴条件下，反应1h～2h。

9.根据权利要求6所述的低温缓释型防膨体系的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为150℃～170℃，反应时间为20h～24h。

10.如权利要求1-4任一项所述的低温缓释型防膨体系在油藏开采中的应用。

技术总结
本发明涉及油田用粘土防膨剂制备技术领域，尤其涉及一种低温缓释型防膨体系、制备方法及应用，包括苄基‑季铵盐防膨剂、油相溶剂和非离子表面活性剂溶液；其中，苄基‑季铵盐防膨剂与油相溶剂的质量比为(1～1.5):(1～1.5)；苄基‑季铵盐防膨剂以及油相溶剂之和与非离子表面活性剂溶液的质量比为(1～1.5):(1～1.5)。利用非离子表面活性剂浊点这一特性，在高温条件下防膨剂主要在油相中，难以与黏土结合；低温条件下，在非离子表面活性剂乳化作用下，防膨剂与水相接触更充分，防膨剂被释放到水相中与粘土结合，达到防膨剂高温即井口端不释放，低温即远端油藏释放的效果。解决有机防膨剂耐温性差导致的防膨效果不理想，难以在远端油藏发挥防膨作用的问题。

技术研发人员：郭丽媛,王武梅,汪钊,杨晓武,王晨
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22