一种缩膨剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种缩膨剂及其制备方法与应用，所述缩膨剂原料包括单体、丙烯酰胺、含胺单体、引发剂、交联剂、短链季铵盐、无机盐、水和任选的二烯丙基氨基甲基膦酸盐。所述制备方法将单体、丙烯酰胺、含胺单体、引发剂、水和任选的二烯丙基氨基甲基膦酸盐混合，混合均匀并经反应聚合后得到料流A；然后引入交联剂交联反应后得到料流B；将料流B、短链季铵盐、无机盐、引发剂混合均匀后得到缩膨剂。还提供一种缩膨剂在油田储层注水过程中的应用。所述缩膨剂使用时可以克服高温环境对其使用效果的影响，在高温条件下仍具有良好的缩膨效果，解决了目前缩膨剂在高温使用条件下缩膨率低的问题。缩膨剂在高温使用条件下缩膨率低的问题。缩膨剂在高温使用条件下缩膨率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种缩膨剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于油田化学用品领域，特别是涉及一种缩膨剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]注水是提高油田采收率的重要手段之一，然而长期注水会造成黏土矿物的水化膨胀、分散和运移，堵塞了油气流通通道，导致渗透率下降，注水压力上升，石油采出率下降。目前在油田实际生产过程中，多采用在注水初期添加黏土稳定剂的方法来减缓黏土类矿物对储层的伤害。然而对于已经发生水化膨胀的黏土，黏土稳定剂作用十分有限。缩膨剂作为一种黏土处理剂，不但具有一定防膨能力，还能够使已经水化膨胀的黏土，脱出水分，压缩体积，储存的渗透率得到一定程度的恢复。
[0003]目前已经公开的关于缩膨剂的研究报道中，证实缩膨剂可以实现在水敏型区块的应用并取得良好的效果，孙华慧“注水降压增注中粘土防膨缩膨剂的应用”《内蒙古石油化工》2019年第1期25
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27中报道用HD
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1型粘土防膨缩膨剂对两块岩心渗透率平均恢复率为87.06％，应用到吉林油田低孔低渗透区块，工艺采用了降压增注液三个段塞：即近井地带清洗段塞、深部解堵缩膨段塞、解水锁缩膨段塞。该井油压19.0MPa，该井开井注水后，该井配注20m3/d，实注20m3/d，油压19.0MPa，注入压力降低4MPa，可完成配注量。其有效期达15个月，累计增注5480多方，取得了良好的施工效果。
[0004]CN105623636A公开了一种防膨缩膨剂、其制备方法及其应用，提供的防膨缩膨剂在每50重量份的水中包含以下重量份的原料：季铵类阳离子聚合物4～12份；氨基磺酸8～22份；无机盐8～22份。在现有的无机盐与季铵类阳离子聚合物复配的基础上，通过进一步与特定重量份的氨基磺酸进行复配，利用各组分间的协同增效作用，提高了单一组分对粘土的防膨缩膨率，使得本专利技术的防膨缩膨剂具有较强的防膨缩膨效果，能够压缩粘土双电层、释放粘土部分晶格水和吸附水，从而防止水锁对储层的伤害。
[0005]CN105154034A公开了一种防膨缩膨剂，为乙二胺二乙酸盐溶液。乙二胺二乙酸盐溶液既避免了传统大阳离子抓捕桥堵的不利因素，也克服了小阳离子电荷密度小有效期短的不利因素，不但具有很好的粘土稳定作用，同时对已膨胀的粘土还有较好的收敛作用。加入氯化镁和/或氨基三亚甲基膦酸复配后的防膨缩膨剂的防膨缩膨效果更佳。本专利技术的防膨缩膨剂液体澄清透亮，防膨率可达95％以上，缩膨率可达35％以上，适用于预防和解决油田开发导致的粘土膨胀问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种缩膨剂及其制备方法与应用，所述缩膨剂使用时可以克服高温环境对其使用效果的影响，在高温条件下仍具有良好的缩膨效果，解决了目前缩膨剂在高温使用条件下缩膨率低的问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术第一方面提供了一种缩膨剂，以重量份数计，缩膨剂原料包括1～5份单体、5～20份丙烯酰胺、0.1～2份含胺单体、0.1～1份引发剂、0.1～2份
交联剂、1～15份短链季铵盐、0.1～15份无机盐、50～400份水；优选为3～5份单体、10～15份丙烯酰胺、0.5～1份含胺单体、0.2～0.6份引发剂、0.5～1份交联剂、5～10份短链季铵盐、1～5份无机盐、50～200份水。
[0008]进一步的，上述缩膨剂中，所述单体可以为阳离子单体和/或两性离子单体中的一种或几种。所述阳离子单体可以为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、N
‑
甲基
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N,N,N
‑
三丙烯基氯化铵中的一种或几种，优选为二甲基二烯丙基氯化铵和/或烯丙基三甲基氯化铵。所述两性离子单体可以为N
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甲基二烯丙基胺丙磺酸盐、N，N
‑
二甲基烯丙基胺丙磺酸盐、4
‑
乙烯基吡啶丙磺酸盐、N
‑
甲基二烯丙基丁磺酸盐、甲基丙烯酰氧乙基
‑
N，N
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二甲基丙磺酸盐中的一种或几种，优选为N
‑
甲基二烯丙基胺丙磺酸盐、N，N
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二甲基烯丙基胺丙磺酸盐中的一种或几种。
[0009]进一步的，上述缩膨剂中，所述含胺单体为含胺单体选自于二烯丙基胺、N,N
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二甲基烯丙基胺、三烯丙基胺、N,N
‑
二乙基烯丙胺、二甲基烯丙基胺、甲基乙基烯丙胺、N
‑
甲基烯丙基胺、2
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甲基烯丙基胺、烯丙基肼、巴豆胺、3
‑
甲基
‑2‑
丁烯
‑1‑
胺中的一种或几种，优选为二烯丙基胺、N,N
‑
二甲基烯丙基胺、三烯丙基胺中的一种或几种。
[0010]进一步的，上述缩膨剂中，所述引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钾、过硫酸铵中的一种或几种，优选为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钾、过硫酸铵中的一种或几种。
[0011]进一步的，上述缩膨剂中，所述交联剂可以选自于环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧氯丁烷、环氧溴丁烷、环氧氯戊烷、环氧溴戊烷中的一种或几种，优选为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的一种或几种。
[0012]进一步的，上述缩膨剂中，所述短链季铵盐为C2
‑
C18的季铵盐，带有至少一个碳碳双键(优选含有一个或两个碳碳双键)，还可以任选的带有杂原子，杂原子为O和/或P；季铵盐的阴离子可以为Cl、Br、I、F、OH中的一种或几种。更进一步的，所述短链季铵盐具体可以选自于烯丙基三甲基化铵、烯丙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、(3
‑
丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、三甲基乙烯基溴化铵、3
‑
[[2
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(甲基丙烯酰氧)乙基]二甲基铵]丙酸酯、2
‑
甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、氢氧化三甲基乙烯基铵、二甲基苯甲基
‑2‑
甲基丙烯酸乙胺酯氯化物中的一种或几种，优选为烯丙基三甲基化铵、烯丙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种。
[0013]进一步的，上述缩膨剂中，所述无机盐可以为钠盐、钾盐、铵盐、镁盐、中的一种或几种，所述无机盐具体可以选自于硫酸钠、碳酸钠、氯化钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、碘化铵、氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的一种或几种；优选为硫酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸镁、氯化铵中的一种或几种。
[0014]进一步的，上述缩膨剂中还包括0.5～2份二烯丙基氨基甲基膦酸盐，二烯丙基氨基甲基膦酸盐分子式为C7H
12
NO3PM2、C7H<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缩膨剂，以重量份数计，缩膨剂原料包括1～5份单体、5～20份丙烯酰胺、0.1～2份含胺单体、0.1～1份引发剂、0.1～2份交联剂、1～15份短链季铵盐、0.1～15份无机盐、50～400份水；优选为3～5份单体、10～15份丙烯酰胺、0.5～1份含胺单体、0.2～0.6份引发剂、0.5～1份交联剂、5～10份短链季铵盐、1～5份无机盐、50～200份水；其中，单体为阳离子单体和/或两性离子单体中的一种或几种。2.一种缩膨剂，以重量份数计，缩膨剂原料包括1～5份单体、5～20份丙烯酰胺、0.1～2份含胺单体、0.1～1份引发剂、0.1～2份交联剂、1～15份短链季铵盐、0.1～15份无机盐、50～400份水、0.5～2份二烯丙基氨基甲基膦酸盐；优选为3～5份单体、10～15份丙烯酰胺、0.5～1份含胺单体、0.2～0.6份引发剂、0.5～1份交联剂、5～10份短链季铵盐、1～5份无机盐、50～200份水、0.5～1份二烯丙基氨基甲基膦酸盐；其中，单体为阳离子单体和/或两性离子单体中的一种或几种。3.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、N
‑
甲基
‑
N,N,N
‑
三丙烯基氯化铵中的一种或几种，优选为二甲基二烯丙基氯化铵和/或烯丙基三甲基氯化铵。4.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，两性离子单体为N
‑
甲基二烯丙基胺丙磺酸盐、N，N
‑
二甲基烯丙基胺丙磺酸盐、4
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乙烯基吡啶丙磺酸盐、N
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甲基二烯丙基丁磺酸盐、甲基丙烯酰氧乙基
‑
N，N
‑
二甲基丙磺酸盐中的一种或几种，优选为N
‑
甲基二烯丙基胺丙磺酸盐、N，N
‑
二甲基烯丙基胺丙磺酸盐中的一种或几种。5.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，含胺单体选自于二烯丙基胺、N,N
‑
二甲基烯丙基胺、三烯丙基胺、N,N
‑
二乙基烯丙胺、二甲基烯丙基胺、甲基乙基烯丙胺、N
‑
甲基烯丙基胺、2
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甲基烯丙基胺、烯丙基肼、巴豆胺、3
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甲基
‑2‑
丁烯
‑1‑
胺中的一种或几种，优选为二烯丙基胺、N,N
‑
二甲基烯丙基胺、三烯丙基胺中的一种或几种。6.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，引发剂为异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸钾
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亚硫酸氢钾、过硫酸铵中的一种或几种，优选为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸钾
‑
亚硫酸氢钾、过硫酸铵中的一种或几种。7.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，交联剂选自于环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧氯丁烷、环氧溴丁烷、环氧氯戊烷、环氧溴戊烷中的一种或几种，优选为环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的一种或几种。8.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，短链季铵盐为C2
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C18的季铵盐，带有至少一个碳碳双键，季铵盐的阴离子为Cl、Br、I、F、OH中的一种或几种。9.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，短链季铵盐选自于烯丙基三甲基化铵、烯丙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、(3
‑
丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、三甲基乙烯基溴化铵、3
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[[2
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(甲基丙烯酰氧)乙基]二甲基铵]丙酸酯、2
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甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、氢氧化三甲基乙烯基铵、二甲基苯甲基
‑2‑
甲基丙烯酸乙胺酯氯化物中的一种或几种，优选为烯丙基三甲基化铵、烯丙基三甲基溴化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种。10.按照权利要求1所述缩膨剂，其中，无机盐为钠盐、钾盐、铵盐、镁盐、中的一种或几
种。11.按照权利要求1或2所述缩膨剂，其中，无机盐选自于硫酸钠、碳酸钠、氯化钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、碘化铵、氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的一种或几种；优选为硫酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸镁、氯化铵中的一种或几种。12.按照权利要求2所述缩膨剂，其中，二烯丙基氨基甲基膦酸盐分子式为C7H
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NO3PM2、C7H
12
NO3PL、(C7H
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NO3P)3X2、(C7H
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NO3P)2Y中的任一种，其中M为一价金属中的一种或几种，具体为IA族金属中的一种或几种，优选为钠和/或钾，更优选为钠；L为二价金属中的一种或几种，具体选自于镁、钙、铜、亚铁中的一种或几种；X为三价金属中的一种或几种，具体选自于铁、铝中的一种或几种；Y为四价金属中的一种或几种，具体选自于钛、锆中的一种或几种；分子结构式如下式中至少一种：。13.一种缩膨剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（a）在接触条件下，将单体、丙烯酰胺、含胺单体、引发剂、水和任选的二烯丙基氨基甲基膦酸盐混合，混合均匀并经反应聚合后得到料流A；（b）向步骤（a）得到的溶液A中引入交联剂，交联反应后得到料流B；（c）在接触条件下，将步骤（b）得到的料流B、短链季铵盐、无机盐、引发剂混合均匀后得到缩膨剂。14.按照权利要求13所述缩膨剂的制备方法，其中，步骤（a）中反应条件如下：反应温度40～90℃，优选为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯强，吴琼，杨超，王晨，孙振峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：