专利名称：一种用于石油开采的防止粘土膨胀剂及制备方法
技术领域：
本发明属于石油钻井与石油开采中应用的一种防止井内粘土膨胀的化学处理剂及其制备工艺。
在油田的开采时，无论是在钻井还是采油或注水过程中，均会遇到粘土膨胀所带来的障碍。在钻井过程中，粘土的膨胀会造成井塌。在油田的采油和注水过程中粘土膨胀会引起地层渗透率迅速下降，从而严重地影响油的采出和水的注入。为防止粘土膨胀，在钻井时目前经常利用水解度为30%～40%的聚丙烯酰胺和丙烯酰胺与丙烯酸共聚物;在油井压裂液中常采用氯化钾作为防止粘土的膨胀剂;而在油水井酸化后置液中的防止粘土膨胀剂又多采用羟基铝、氯化钾和聚季胺。以上提到的用于防止粘土膨胀的化学助剂均是从现有的化学品中引渡过来的，所以针对性较差，其防止粘土膨胀的性能也不尽理想。近年出现的聚季胺，虽防膨性能较好，但抗冲刷能力极差，防膨不能持久。
本发明的目的是制备出一种多功能、多用途的防止粘土膨胀剂。该防止粘土膨胀剂用于石油的钻井、压裂与酸化中有明显地增加石油产量、提高固井质量和减少地层损害的作用。它用于钻井时具有防膨防塌性能，还具有絮凝、剪切稀释的优良性能。在用于开采油井的压裂时，它的防止粘土膨胀性能持久，并和其他助剂配伍好，驱油性能优良。在用于注水井酸化时，它的添加量小，对原始岩蕊渗透率伤害小于10%，防止粘土膨胀性能持久。
本发明是以有机物多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙烯酰胺为主，适量加入无机防膨剂氯化钾和氢氧化氨的一种防止粘土膨胀剂。本发明特别是为解决由蒙脱石引起的粘土膨胀。本发明利用酰胺基(-CONH2)和羟基(-OH)与粘土表面的氧形成氢键，发生多点吸附，从而改变粘土颗粒表面性质，抑制其膨胀。考虑到蒙脱石晶体带负电，因而是必能和阳离子发生较阴离子强烈得多的吸附，故本防止粘土膨胀剂制成阳离子形的高分子化学处理剂。
本发明的防止粘土膨胀剂在利用阳离子和蒙脱石晶体发生强烈吸附的同时，还利用钾基塞入蒙脱石晶体的电层之间，并在蒙脱石外形成一层膜，进而更有效地防止水浸入到蒙脱石内、保持粘土的稳定。选用钾基是因为其分子经与蒙脱石晶体的电层间距接近。
本发明的制备工艺方法为一、羟甲基化聚丙烯酰胺的制备聚丙烯酰胺+甲醛 (氨水)/(PH＝8-11) 羟甲基聚丙烯酰胺
所用时间2-3小时，温度40-55℃二、多乙烯多胺盐酸盐的制备多乙烯多胺+盐酸→多乙烯多胺盐酸盐
H2N-(CH2CH2NH)n-CH2CH2NH2(PH＝5～6.5)···HClHClHCl三、多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙烯酰胺的制备羟甲基聚丙烯酰胺+多乙烯盐酸盐-(65-85℃)/(1-5h) 多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙烯酰胺
四、本发明的防粘土膨胀剂的酸制
实施例110公斤聚丙烯酰胺在60公斤脱盐水中溶解，加7.9公斤甲醛和5至5.5公斤氨水，控制PH值在8-11范围内、温度在40至55℃下反应2至3小时，羟甲基化结束。同时，在150公斤脱盐水中加入40公斤多乙烯多胺，用发烟盐酸调PH＝5至6.5，制得盐酸盐。将盐酸盐倒入羟甲基聚丙烯酰胺中，在65℃～85℃下反应1至5小时，然后加入用100公斤脱盐水溶解2.5氯化钾的溶液，即可出料。待基液冷却至30℃后加入3至5公斤氨水，调PH＝8-9。
实施例2与实施例1同，但无加入氯化钾的程序。
实施例3本发明的防止粘土膨胀剂用于钻井泥浆时，所配制的添加量为千分之一至千分之二。
实施例4本发明的防止粘土膨胀剂用于压裂液时，所配制的添加量为千分之三至千分之五。
实施例5本发明的防止粘土膨胀剂用于酸化后置液时，所配制的添加量为百分之一至百分之二。
本发明的防止，粘土膨胀剂用于酸化的实际应用性能测得主要结果如下评价单位大港油田采油工艺研究所岩蕊来源枣南油田注水井井段1891.4米～1896.5米岩蕊含粘土＞20%，其中蒙脱石＞12%试验结果
权利要求
1.一种用于石油开采的防止粘土膨胀剂，其特征在于它由多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙烯酰胺为主要成份，并加入氯化钾和氢氧化氨。
2.一种制备权利要求1所述的防止粘土膨胀剂的方法，其特征在于工艺为用羟甲基反应制成羟甲基聚丙烯酰胺;制备多乙烯多胺盐酸盐;制备多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙稀酰胺;制出防止粘土膨胀剂。
3.按权利要求2所述的制备工艺方法其特征在于制备多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙烯酰胺的温度为65℃至85℃之间，反应时间为1小时至5小时之间。
4.按权利要求1所述的防止粘土膨胀剂，其特征在于它为阳离子型的。
全文摘要
一种用于石油钻井、开采的防止粘土膨胀剂，由多乙烯多胺盐酸盐化羟甲基聚丙烯酰胺为主要成份的高分子化学处理剂。它用于钻井泥浆、油田压裂、酸化过程中具有一剂多用特点。它的絮凝、防止粘土膨胀和剪切稀释的性能优良。它的抗冲刷能力强，防膨时间持久，对原始岩芯渗透率伤害小，并且还有和其它助剂配伍好，添加相对量低的优点。它的性能优良、原材料易待、工艺简单和成本低廉的优点将使之成为化学采油中最重要的助剂。
文档编号E21B43/00GK1034218SQ8810003
公开日1989年7月26日 申请日期1988年1月12日 优先权日1988年1月12日
发明者王其南 申请人:王其南