耐高温黏土稳定剂的研制与性能评价

针对渤海油田水敏性稠油油藏注热开采易引起的黏土矿物水化膨胀、储层物性变差等问题,研制了一种耐高温黏土稳定剂.通过室内正交试验考察了不同的因素对单体聚合反应的影响,合成了季铵盐型阳离子聚合物CSL-1,并以CSL-1为基础研制了耐高温黏土稳定剂CS-H,对其进行了静态防膨、耐水洗、耐高温、动态防膨性能等评价研究.实验结果表明:CSL-1的最佳合成条件为单体质量分数为60％,反应温度为60℃,pH值为6,引发剂用量为0.75％.CS-H具有优异的防膨性能,质量分数达到2％以上时,CS-H的防膨率可达到90％以上,且耐水洗性能良好,耐温可达到250℃,对应用于稠油热采油田具有较广的温度适用范围.200℃以及250℃的动态防膨实验结果表明:CS-H对岩心的渗透率保留率均达到了89％以上,该黏土稳定剂有利于保护地层渗透能力、减轻水敏伤害.     

黏土稳定剂NH-FB1在低渗透油藏注水井中的应用

针对高分子季铵盐类阳离子聚合物类黏土稳定剂在低渗透油藏应用中存在断面堵塞、注入困难的问题,研究开发了一种新型高效、适用于低渗透油藏注水开发的低分子聚合物类黏土稳定剂NH-FB1,并评价了其防膨性能、抗温性能、耐冲刷性能以及低渗透油藏岩心的注入性能。评价结果表明:NH-FB1黏土稳定剂的防膨效果好、持久性强,高温下与缓蚀剂KD-26的配伍性好,具有良好的协同效果;耐水洗率达到92.3%,耐温达到300℃;在低渗透地层中注入性能好、分子通过能力强、注入过程无伤害。NH-FB1在江苏油田低渗透油藏天95断块的注水防膨井中进行了现场应用试验,取得了良好的防膨效果,对应油井出油效果明显。     

压裂用黏土稳定剂的筛选及室内评价研究

油田开发过程中,粘土矿物容易发生膨胀和运移,为了减少对储集层渗透率的伤害,需要在压裂液中加入粘土稳定剂。本文根据粘土稳定剂的分类和特点,进行体积压裂用粘土稳定剂的筛选试验,确定评价粘土稳定剂的标准和评价方法,研究温度和加热时间对粘土稳定剂的防膨效果的影响,以及对粘土稳定剂的耐水洗性能的评价,从而对粘土稳定剂进行筛选。研究表明:可以采用离心法测定防膨率,可知无机盐类中氯化钾的防膨效果最好,但是长效性差;有机类中聚二甲基二烯丙基氯化铵与乙二胺盐酸盐防膨效果较好。温度及加热时间对粘土稳定剂的防膨效果的影响较小。耐水洗实验方法大体可以说明无机类耐水洗性差,有机类较好;但是其室内评价方法还有待于研究。     

CHT作为粘土稳定剂的性能研究

实验测定了3-氯-2-羟丙基三甲基铵氯化物（CHT）作为粘土稳定剂的某些性能。作为粘土稳定剂,防膨剂CHT的防膨性能与油田常用的防膨剂相比,明显高于其他几种防膨剂,表现出了良好的防膨性能。CHT含量在溶液中应在0.1%及以上。并具有良好的耐冲刷性能。XRD实验中,当CHT的吸附量由0逐步增大到0.46mm ot/g时,钙蒙脱土的晶层间距由1.5713nm逐渐减小到1.4122nm,表明CHT作为粘土稳定剂,可以有效的抑制粘土矿物的膨胀。作为粘土稳定剂,CHT可用于油气储层防膨处理及阳离子聚合物驱油前的地层预处理。     

吸附型小分子粘土稳定剂的合成及性能研究

以环氧氯丙烷和三乙醇胺为原料合成了中间体三羟乙基环氧丙基氯化铵(TEPAC),再与多元醇及多元胺单体反应合成几种吸附型小分子粘土稳定剂。采用防膨、线性膨胀和岩屑回收等实验进行性能评价,通过XRD分析和粒径分布研究了其粘土稳定机理。结果表明,合成的几种吸附型小分子粘土稳定剂都有较好的防膨效果,防膨率最高可达85.2%;且具有良好的耐水洗性能、线性膨胀等多方面性能;多乙烯多胺-TEPAC加入后粘土颗粒粒径变小,单乙醇胺-TEPAC和乙二醇-TEPAC粘土颗粒粒径略有增加,主要起包裹和分散作用,抑制粘土膨胀;这3种吸附型小分子粘土稳定剂加入后粘土的层间距都略有缩小,说明这3种粘土稳定剂均具有一定压缩层间的作用。     

吸附型小分子粘土稳定剂的合成及性能研究

以环氧氯丙烷和三乙醇胺为原料合成了中间体三羟乙基环氧丙基氯化铵(TEPAC),再与多元醇及多元胺单体反应合成几种吸附型小分子粘土稳定剂。采用防膨、线性膨胀和岩屑回收等实验进行性能评价,通过XRD分析和粒径分布研究了其粘土稳定机理。结果表明,合成的几种吸附型小分子粘土稳定剂都有较好的防膨效果,防膨率最高可达85.2%;且具有良好的耐水洗性能、线性膨胀等多方面性能;多乙烯多胺-TEPAC加入后粘土颗粒粒径变小,单乙醇胺-TEPAC和乙二醇-TEPAC粘土颗粒粒径略有增加,主要起包裹和分散作用,抑制粘土膨胀;这3种吸附型小分子粘土稳定剂加入后粘土的层间距都略有缩小,说明这3种粘土稳定剂均具有一定压缩层间的作用。     

一种阳离子聚合物型粘土稳定剂的制备及评价

以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,过硫酸铵(APS)作为引发剂,通过缓慢滴加引发剂使其水溶液聚合的方法合成聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC),利用红外、核磁等表征方法确定产物结构。结果表明,合成PDMC的最佳条件为:反应温度78℃,反应时间6 h,APS占DMC质量的1.86%,DMC的质量浓度为21%,此时产物表观粘度为30.1 mPa·s,该粘土稳定剂防膨效果优良。用量为1%时防膨率为92.32%,经过3次水洗后,其耐水洗率仍然能够达到80%以上。该粘土稳定剂可在较宽的温度范围内使用,90℃下能保持良好的防膨效果,耐温性能好。PDMC与KCl按质量比1∶1的比例进行复配,用量为1%时防膨率为95.52%,有效防止了粘土水化膨胀和分散运移。     

一种阳离子聚合物型粘土稳定剂的制备及评价

以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,过硫酸铵(APS)作为引发剂,通过缓慢滴加引发剂使其水溶液聚合的方法合成聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC),利用红外、核磁等表征方法确定产物结构。结果表明,合成PDMC的最佳条件为:反应温度78℃,反应时间6 h,APS占DMC质量的1.86%,DMC的质量浓度为21%,此时产物表观粘度为30.1 mPa·s,该粘土稳定剂防膨效果优良。用量为1%时防膨率为92.32%,经过3次水洗后,其耐水洗率仍然能够达到80%以上。该粘土稳定剂可在较宽的温度范围内使用,90℃下能保持良好的防膨效果,耐温性能好。PDMC与KCl按质量比1∶1的比例进行复配,用量为1%时防膨率为95.52%,有效防止了粘土水化膨胀和分散运移。     

小阳离子黏土稳定剂的制备与评价

黏土稳定剂对于水基压裂液性能有着重要的影响,常用黏土稳定剂有无机盐、阳离子表面活性剂、有机聚合物等,小阳离子型黏土稳定剂已成为近年来黏土稳定剂的开发方向。本文以环氧氯丙烷、二甲胺为主要原料,在四口烧瓶中通过加热、搅拌等制备了一种小阳离子型黏土稳定剂。开展了反应温度、环氧氯丙烷/二甲胺比例及反应时间对合成产物转化率影响规律的实验研究。实验结果表明,当反应时间为5h、反应温度为58℃、环氧氯丙烷：二甲胺单体摩尔比为1∶1.3时,反应效果较佳,转化率为92.8%。防膨实验结果表明,当小阳离子黏土稳定剂用量为2%时,防膨率为93.3%;当0.5%小阳离子黏土稳定剂与0.75%氯化铵复配时,防膨率为94.1%,防膨效果较好。     

新型双季铵盐型缩膨剂的合成与性能评价

以聚醚胺(PEA)、碳酸二甲酯(DMC)为原料,通过季铵化反应合成双季铵盐型缩膨剂,采用FTIR和¹H NMR进行性能表征,确认其分子结构。分析了反应温度、反应时间、单体质量分数、单体配比等因素对缩膨率的影响。结果表明,合成双季铵盐型缩膨剂的最佳工艺条件:以99%碳酸二甲酯和聚醚胺D-230为反应单体,反应温度85℃,反应时间3 h,n(PEA)∶n(DMC)=1∶3。该产品缩膨效果优异,当产物用量为1%时,缩膨率可达34.25%,兼具较好的耐高温性能,在矿场应用中可有效降低粘土矿物遇水膨胀、运移给储层造成的伤害,提升油气开发效果,具有重要的经济和社会效益。