一种井下自合成缩膨剂及其制备方法与流程

1.本发明属于油田开采领域，具体涉及一种井下自合成缩膨剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前，高泥质油藏在胜利油田储量超过3.2亿吨，截至目前约80％的高泥质油藏已经进入开发中后期，粘土膨胀堵塞致使油井采不出、水井注不进。
3.高泥质油藏采用防膨剂可以抑制粘土膨胀，但随着开发的深入，地层粘土已经膨胀堵塞渗流通道，同时由于晶层距离太大，再次注入防膨剂无法有效恢复至原始状态。
4.目前，高泥质油藏的开采主要存在两个问题：1、长期冲刷下，防膨剂离子易被水化膜厚的离子(na
+
、ca
2+
、mg
2+
)取代，使得泥质再次膨胀，堵塞通道，且目前防膨剂有效期普遍较短，仅仅在3个月左右；2.目前该类油藏已经进入开发中期，粘土已经出现膨胀堵塞，缩膨恢复渗流通道是实现高效开发的基础。
5.因此，针对已经膨胀的高泥质油藏，有必要攻关研发适合高泥质油藏的缩膨体系，以恢复渗流通道，实现该类油藏的再次经济动用。


技术实现要素：

6.发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明公开了一种井下自合成缩膨剂及其制备方法。本发明应用于油田生产过程中，高泥质油藏缩膨恢复渗流通道领域，旨在压缩粘土晶层间距、驱替晶层间的游离水，改善因膨胀造成的地层堵塞，恢复油水井正常生产。
7.本发明采用强吸附性的小分子阳离子化合物首先稳定吸附在蒙脱石晶层之间，驱替游离水，然后改善井下环境条件，以过氧化物作为引发剂，实现烯烃基井下的缩聚，拉近、压缩晶层间距，实现缩膨解堵、恢复渗流通道。本发明所应用的小分子阳离子化合物包括二甲基十二烷基烯丙基氯化铵、二甲基十六烷基烯丙基氯化铵、二甲基十八烷基烯丙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵等，所采用的过氧化物包括过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等，根据需要添加相应的n-乙烯基吡咯烷酮作为调节剂，控制反应速度和程度，实现井底环境下最佳聚合。
8.技术方案：一种井下自合成缩膨剂的制备方法，以质量份计，包括以下步骤：
9.s1、一边搅拌，一边将2～8份小分子阳离子化合物加入到90～96份的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a中，继续以同样的搅拌速度搅拌继续搅拌得到中间反应液；
10.s2、然后向步骤s1得到的中间反应液中滴加注入2～3份的可控反应速度的过氧化物溶液b得到中间反应液；
11.s3、对步骤s2得到的中间反应液继续搅拌一段时间，然后静置反应，完成后即得到井下自合成缩膨剂。
12.进一步地，步骤s1中的所述的小分子阳离子化合物为二甲基十二烷基烯丙基氯化铵、二甲基十六烷基烯丙基氯化铵、二甲基十八烷基烯丙基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种的混合物。
13.进一步地，步骤s1中所述的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a的制备方法是：
14.将0.5份纳基膨润土溶解在49.5份水中，然后在800～1200r/min下搅拌25～35min，静置110～130min后形成已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a。
15.进一步地，步骤s1所述的小分子阳离子化合物加入速度为5～10ml/min，步骤s1的搅拌速度为800～1000r/min，在将小分子阳离子化合物加入到已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a后，继续搅拌25～35分钟，得到中间反应液。
16.进一步地，步骤s2所述的可控反应速度的过氧化物溶液b是由调节剂溶解过氧化物后形成的溶液，以质量份计，其制备过程如下：
17.将0.2份～0.5份过氧化物滴加到4～6倍于过氧化物的调节剂中，滴加速度为10～15滴/min，控制反应温度为20～30℃，并在800～1200r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续保持搅拌速度不变继续搅拌25～35min，静置100～140min后得到可控反应速度的过氧化物溶液b。
18.更进一步地，所述的过氧化物是过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种的混合物。
19.更进一步地，所述的调节剂为n-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种。
20.进一步地，步骤s2中的所述的可控反应速度的过氧化物溶液b的滴加速度为20～30滴/min；
21.进一步地，步骤s3所述反应的反应温度为50℃～120℃，步骤s3中以800～1200r/min的搅拌速度对步骤s2得到的中间反应液搅拌25～35min，然后静置反应7～9h，得到井下自合成缩膨剂。
22.一种井下自合成缩膨剂，其是通过上述任意一种井下自合成缩膨剂的制备方法制备而成。
23.发明效果：本发明公开的一种井下自合成缩膨剂，可以实现缩膨率30％以上，更够有效改善井底因粘土膨胀造成的孔隙堵塞，恢复原始渗透率。
24.与目前常规的防膨缩膨剂相比，本发明的具有以下有益效果：
25.1、所有涉及的化学剂均为小分子量的化合物，驱替游离水、吸附粘土晶层；
26.2、反应在粘土晶层中产生；
27.3、缩和反应拉近晶层距离实现缩膨。
具体实施方式：
28.下面对本发明的具体实施方式详细说明。
29.实施例1：
30.将5g纳基膨润土溶解在495g水中、在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液a；
31.将2g过氧化二叔丁基滴加到10gn-乙烯基吡咯烷酮中，滴加速度为10滴/min，控制温度为25℃，并在1000r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续搅拌30min，静置2h后形成可控反应速度的过氧化物溶液b；
32.在120℃的反应釜中，将2份三甲基烯丙基氯化铵以5ml/min的速度加入到饱和膨
胀钠基膨润土溶液a中，在1000r/min下搅拌30min得到溶液d；
33.将配置好的可控反应速度的过氧化物溶液b以20～30滴/min的速度滴加到上述溶液d中，在1000r/min下继续搅拌30min，静置反应8h，得到稳定的缩膨剂体系c。
34.性能评价：将0.5g纳基膨润土溶解在49.5g水中、在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液e，然后将溶液移至离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为4.6mm。取上述稳定的缩膨剂体系c共50ml放置于离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为2.9mm。则该缩膨剂体系的缩膨率＝(4.6-2.9)/4.6*100％＝36.96％。
35.实施例2：
36.将5g纳基膨润土溶解在495g水中、在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液a；将5g过氧化二苯甲酰滴加到25gn-乙烯基吡咯烷酮中，滴加速度为10滴/min，控制温度为25℃，并在1000r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续搅拌30min，静置2h后形成可控反应速度的过氧化物溶液b。在90℃的反应釜中，将8份二烯丙基二甲基氯化铵以5ml/min的速度加入到饱和膨胀钠基膨润土溶液a中，在1000r/min下搅拌30min得到溶液d；将配置好的可控反应速度的过氧化物溶液b以20～30滴/min的速度滴加到上述溶液d中，在1000r/min下继续搅拌30min，静置反应8h，得到稳定的缩膨剂体系c。
37.性能评价：将0.5g纳基膨润土溶解在49.5g水中、在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液e，然后将溶液移至离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为4.6mm。取上述稳定的缩膨剂体系c共50ml放置于离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为2.3mm。则该缩膨剂体系的缩膨率＝(4.6-2.1)/4.6*100％＝54.35％。
38.实施例3：
39.将5g纳基膨润土溶解在495g水中、在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液a；将3g过氧化苯甲酸叔丁酯滴加到25gn-乙烯基吡咯烷酮中，滴加速度为10滴/min，控制温度为25℃，并在1000r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续搅拌30min，静置2h后形成可控反应速度的过氧化物溶液b。在50℃的反应釜中，将1份二甲基十二烷基烯丙基氯化铵、1份二甲基十六烷基烯丙基氯化铵、3二甲基十八烷基烯丙基氯化铵分别以5ml/min的速度加入到饱和膨胀钠基膨润土溶液a中，在1000r/min下搅拌30min得到溶液d；将配置好的可控反应速度的过氧化物溶液b以20～30滴/min的速度滴加到上述溶液d中，在1000r/min下继续搅拌30min，静置反应8h，得到稳定的缩膨剂体系c。
40.性能评价：将0.5g纳基膨润土溶解在49.5g水中、在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液e，然后将溶液移至离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为4.6mm。取上述稳定的缩膨剂体系c共50ml放置于离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为2.6mm。则该缩膨剂体系的缩膨率＝(4.6-2.6)/4.6*100％＝43.48％。
41.验证试验：
42.(1)将0.5g纳基膨润土溶解在49.5g水中，在1000r/min下搅拌30min，静置2h后形成稳定的饱和膨胀钠基膨润土溶液e；
43.(2)将饱和膨胀钠基膨润土溶液e移至离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为l1mm；
44.(3)、将50ml浓度为2wt％的防膨剂放置于上述离心管中，在3000r/min的速度下离心30min，取出离心管，倒掉上层清液，测定出膨胀高度为l2mm；
45.(4)计算缩膨率＝(l1-l2)/l1*100％
46.分别选用不同的防膨剂：kcl、nh4cl、三甲基烯丙基氯化铵、具体实施例3制备的井下自合成缩膨剂，具体试验数据如下：
[0047][0048]
从表中可知，相对于一般的防膨剂，本发明公开的井下自合成缩膨剂具有更加好的缩膨率。
[0049]
实施例4
[0050]
一种井下自合成缩膨剂的制备方法，以质量份计，包括以下步骤：
[0051]
s1、在800r/min的搅拌速度下，将2份小分子阳离子化合物加入到90份的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a中，继续以同样的搅拌速度搅拌25～35min得到中间反应液；
[0052]
s2、然后向步骤s1得到的中间反应液中滴加注入2份的可控反应速度的过氧化物溶液b得到中间反应液；
[0053]
s3、以800r/min的搅拌速度对步骤s2得到的中间反应液搅拌25min，然后静置反应7h，得到井下自合成缩膨剂。
[0054]
进一步地，步骤s1中的所述的小分子阳离子化合物为二甲基十二烷基烯丙基氯化铵。
[0055]
进一步地，步骤s1中所述的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a的制备方法是：
[0056]
将0.5份纳基膨润土溶解在49.5份水中，然后在800r/min下搅拌25min，静置130min后形成已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a。
[0057]
进一步地，步骤s1所述的小分子阳离子化合物加入速度为5ml/min。
[0058]
进一步地，步骤s2所述的可控反应速度的过氧化物溶液b是由调节剂溶解过氧化物后形成的溶液，以质量份计，其制备过程如下：
[0059]
将0.2份过氧化物滴加到4倍于过氧化物的调节剂中，滴加速度为10滴/min，控制
反应温度为20℃，并在1200r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续保持搅拌速度不变继续搅拌25min，静置140min后得到可控反应速度的过氧化物溶液b。
[0060]
更进一步地，所述的过氧化物是过氧化二叔丁基。
[0061]
更进一步地，所述的调节剂为n-乙烯基吡咯烷酮。
[0062]
进一步地，步骤s2中的所述的可控反应速度的过氧化物溶液b的滴加速度为20滴/min；
[0063]
进一步地，步骤s3所述反应的反应温度为50℃。
[0064]
一种井下自合成缩膨剂，其是通过上述任意一种井下自合成缩膨剂的制备方法制备而成。
[0065]
实施例5
[0066]
一种井下自合成缩膨剂的制备方法，以质量份计，包括以下步骤：
[0067]
s1、在1000r/min的搅拌速度下，将8份小分子阳离子化合物加入到96份的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a中，继续以同样的搅拌速度搅拌35min得到中间反应液；
[0068]
s2、然后向步骤s1得到的中间反应液中滴加注入3份的可控反应速度的过氧化物溶液b得到中间反应液；
[0069]
s3、以1200r/min的搅拌速度对步骤s2得到的中间反应液搅拌35min，然后静置反应9h，得到井下自合成缩膨剂。
[0070]
进一步地，步骤s1中的所述的小分子阳离子化合物为等质量比的二甲基十二烷基烯丙基氯化铵、二甲基十六烷基烯丙基氯化铵的混合物。
[0071]
进一步地，步骤s1中所述的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a的制备方法是：
[0072]
将0.5份纳基膨润土溶解在49.5份水中，然后在1200r/min下搅拌35min，静置110min后形成已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a。
[0073]
进一步地，步骤s1所述的小分子阳离子化合物加入速度为10ml/min。
[0074]
进一步地，步骤s2所述的可控反应速度的过氧化物溶液b是由调节剂溶解过氧化物后形成的溶液，以质量份计，其制备过程如下：
[0075]
将0.5份过氧化物滴加到6倍于过氧化物的调节剂中，滴加速度为15滴/min，控制反应温度为30℃，并在800r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续保持搅拌速度不变继续搅拌35min，静置100in后得到可控反应速度的过氧化物溶液b。
[0076]
更进一步地，所述的过氧化物是等质量的过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯的混合物。
[0077]
更进一步地，所述的调节剂为聚乙烯吡咯烷酮。
[0078]
进一步地，步骤s2中的所述的可控反应速度的过氧化物溶液b的滴加速度为30滴/min；
[0079]
进一步地，步骤s3所述反应的反应温度为120℃。
[0080]
一种井下自合成缩膨剂，其是通过上述任意一种井下自合成缩膨剂的制备方法制备而成。
[0081]
实施例6
[0082]
一种井下自合成缩膨剂的制备方法，以质量份计，包括以下步骤：
[0083]
s1、在900r/min的搅拌速度下，将4份小分子阳离子化合物加入到92份的已经膨胀
饱和的钠基膨润土溶液a中，继续以同样的搅拌速度搅拌30min得到中间反应液；
[0084]
s2、然后向步骤s1得到的中间反应液中滴加注入2.5份的可控反应速度的过氧化物溶液b得到中间反应液；
[0085]
s3、以1000r/min的搅拌速度对步骤s2得到的中间反应液搅拌30min，然后静置反应8h，得到井下自合成缩膨剂。
[0086]
进一步地，步骤s1中的所述的小分子阳离子化合物为二甲基十六烷基烯丙基氯化铵。
[0087]
进一步地，步骤s1中所述的已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a的制备方法是：
[0088]
将0.5份纳基膨润土溶解在49.5份水中，然后在1000r/min下搅拌30min，静置120min后形成已经膨胀饱和的钠基膨润土溶液a。
[0089]
进一步地，步骤s1所述的小分子阳离子化合物加入速度为8ml/min。
[0090]
进一步地，步骤s2所述的可控反应速度的过氧化物溶液b是由调节剂溶解过氧化物后形成的溶液，以质量份计，其制备过程如下：
[0091]
将0.3份过氧化物滴加到5倍于过氧化物的调节剂中，滴加速度为12滴/min，控制反应温度为25℃，并在1000r/min的条件下连续搅拌，全部滴加完成后，继续保持搅拌速度不变继续搅拌30min，静置120min后得到可控反应速度的过氧化物溶液b。
[0092]
更进一步地，所述的过氧化物是过氧化二苯甲酰。
[0093]
更进一步地，所述的调节剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
[0094]
进一步地，步骤s2中的所述的可控反应速度的过氧化物溶液b的滴加速度为25滴/min；
[0095]
进一步地，步骤s3所述反应的反应温度为80℃。
[0096]
一种井下自合成缩膨剂，其是通过上述任意一种井下自合成缩膨剂的制备方法制备而成。
[0097]
实施例7-11
[0098]
与实施例4大致相同，区别仅仅在于：小分子阳离子化合物不同：
[0099]
进一步地，步骤s1中的所述的小分子阳离子化合物为二甲基十二烷基烯丙基氯化铵、二甲基十六烷基烯丙基氯化铵、二甲基十八烷基烯丙基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种的混合物。
[0100][0101]
实施例12-15
[0102]
与实施例4大致相同，区别仅仅在于过氧化物不同
[0103][0104][0105]
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。