本發(fā)明涉及防膨縮膨劑領(lǐng)域，尤其涉及一種高效防膨縮膨地層處理劑。

背景技術(shù)：

與陸上油田不同，海上油田平臺空間窄小，平臺作業(yè)空間一般的在100m²左右，如果平臺打新井或檢泵作業(yè)，其它作業(yè)措施就不能再實(shí)施。加上各個注水井的注入水質(zhì)具有①含油超標(biāo)；②懸浮物超標(biāo)；③機(jī)雜和顆粒直徑超標(biāo)；④各種注水和地層水不配伍引起的結(jié)垢嚴(yán)重等方面的缺陷，導(dǎo)致注入壓力升高，當(dāng)其接近地層破裂壓力時，必須降低注入量，從而影響注水開發(fā)效果。為此海上油田一般采用酸化解堵措施，降低注入壓力，達(dá)到配注量。因酸化解決的是底層堵塞，對已經(jīng)發(fā)生水化膨脹的粘土物質(zhì)需要加入防膨縮膨劑使其收縮。

國內(nèi)粘土防膨劑的研究經(jīng)歷了無機(jī)鹽類、無機(jī)多核聚合物和陽離子表面活性劑、陽離子有機(jī)聚合物三個階段的研究實(shí)驗(yàn)。無機(jī)鹽防膨劑雖然價格低、適應(yīng)維護(hù)簡單，但其有效期短并且高價金屬離子在地層中易產(chǎn)生沉淀；無機(jī)多核聚合物類主要有羥基鋁、羥基鋯、羥基鐵等，這類粘土穩(wěn)定劑能有效防止粘土膨脹與運(yùn)移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸鹽含量高的砂巖地層。陽離子聚合物是目前應(yīng)用最廣泛的粘土防膨劑，但其容易引起水濕性砂巖表面潤濕反轉(zhuǎn)。陽離子聚合物按其鏈長和分子量分為大陽離子聚合物和小陽離子聚合物。大陽離子聚合物一方面由于分子鏈較長，分子量較大，從而限制了其在低滲透油田的應(yīng)用，另一方面對粘土微粒有抓捕、纏繞作用，容易形成較大團(tuán)粒地層喉道產(chǎn)生不可逆的堵塞。因此大陽離子聚合物可用于孔隙度大、滲透率高的地層，在低滲透油田應(yīng)用要慎重。小陽離子聚合物克服了大陽離子聚合物的缺點(diǎn)，在低滲透油田應(yīng)用較好，但防膨效果差，有效期短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫、防水鎖現(xiàn)象、防膨耐水洗的高效防膨縮膨地層處理劑。

為達(dá)到上述目的，一方面，本發(fā)明的提供了一種高效防膨縮膨地層處理劑，其組成物質(zhì)重量百分比包括：30％-55％的有機(jī)聚合物、8％-20％的無機(jī)鹽、2％-8％的氟碳表面活性劑和余量的水，各組成物質(zhì)重量百分比之和為100％。

所述的有機(jī)聚合物的制備方法為：

1)合成小分子季銨鹽陽離子聚合物：向第一反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占小分子季銨鹽陽離子聚合物總重量)的各組分，無水乙醇10％-30％、三乙胺20％-45％、濃鹽酸3％-10％、乙酸2％-5％、環(huán)氧氯丙烷15％-35％、余量的水，攪拌均勻，緩慢加熱至70℃，反應(yīng)5h，制得小分子季銨鹽陽離子聚合物；

2)復(fù)配有機(jī)聚合物：向第二反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占有機(jī)聚合物總重量)的各組分：步驟1合成的小分子季銨鹽陽離子聚合物40％-60％，聚醇40％-60％，攪拌均勻，復(fù)配形成有機(jī)聚合物。

所述的無機(jī)鹽為工業(yè)級純度及以上的氯化鉀或氯化銨,及其它們的混合物。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種高效防膨縮膨地層處理劑的制備方法包括以下步驟：

(1)合成小分子季銨鹽陽離子聚合物：向第一反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占小分子季銨鹽陽離子聚合物總重量)的各組分，無水乙醇10％-30％、三乙胺20％-45％、濃鹽酸3％-10％、乙酸2％-5％、環(huán)氧氯丙烷15％-35％、余量為水，攪拌均勻，緩慢加熱至70℃，反應(yīng)5h，制得小分子季銨鹽陽離子聚合物；

(2)復(fù)配有機(jī)聚合物：向第二反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占有機(jī)聚合物總重量)的各組分：步驟(1)合成的小分子季銨鹽陽離子聚合物40％-60％，聚醇40％-60％，攪拌均勻，復(fù)配形成有機(jī)聚合物；

(3)復(fù)配防膨縮膨地層處理劑：向第三反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占防膨縮膨地層處理劑總重量)的各組分：步驟(2)制備的有機(jī)聚合物30％-55％、無機(jī)鹽8％-20％、氟碳表面活性劑2％-8％、余量的水，攪拌均勻，得到防膨縮膨地層處理劑；

作為優(yōu)選方案，步驟(2)中的聚醇為工業(yè)級及以上純度的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙醇酸,及其它們的混合物；

作為優(yōu)選方案，步驟(3)中的無機(jī)鹽為工業(yè)級純度及以上的氯化鉀或氯化銨，及其它們的混合物。

本發(fā)明的有益效果如下：1)本發(fā)明制備的防膨縮膨地層處理劑采用的小陽離子季銨鹽聚合物正電荷密度高，可與粘土顆粒形成靜電中和及多點(diǎn)吸附，吸附能力強(qiáng)、防膨效果好、耐沖刷、能夠耐300℃高溫；2)本發(fā)明制備的防膨縮膨地層處理劑采用氟碳表面活性劑可以降低界面張力，有效疏通油層毛細(xì)管，可防止水鎖現(xiàn)象發(fā)生；3)本發(fā)明制備的防膨縮膨地層處理劑采用無機(jī)鹽可抑制粘土膨脹；4)本發(fā)明的防膨縮膨地層處理劑將小陽離子季銨鹽聚合物的電荷中和作用、聚合醇的吸附作用和無機(jī)鹽的吸附作用相結(jié)合，能夠提高防膨增效和降低防膨劑用量。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種高效防膨縮膨地層處理劑，其制備方法包括以下步驟：

(1)合成小分子季銨鹽陽離子聚合物：向第一反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占小分子季銨鹽陽離子聚合物總重量)的各組分：10％的無水乙醇、20％的三乙胺、3％的濃鹽酸、2％的乙酸、15％的環(huán)氧氯丙烷、余量的水，攪拌均勻，緩慢加熱至70℃，反應(yīng)5h，制得小分子季銨鹽陽離子聚合物。

(2)復(fù)配有機(jī)聚合物：向第二反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占有機(jī)聚合物總重量)的各組分：40％的步驟(1)合成的小分子季銨鹽陽離子聚合物，以及60％的聚乙二醇400(天津中和盛泰化工有限公司生產(chǎn))，攪拌均勻，復(fù)配形成有機(jī)聚合物。

(3)復(fù)配防膨縮膨地層處理劑：向第三反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占防膨縮膨地層處理劑總重量)的各組分：30％的步驟(2)制備的有機(jī)聚合物、8％的氯化鉀、2％的氟碳表面活性劑FS-3100(杜邦公司生產(chǎn))、余量的水，攪拌均勻，得到防膨縮膨地層處理劑。

實(shí)施例2

一種高效防膨縮膨地層處理劑，其制備方法包括以下步驟：

(1)小分子季銨鹽陽離子聚合物的合成：向第一反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占小分子季銨鹽陽離子聚合物總重量)的各組分:20％的無水乙醇、30％的三乙胺、8％的濃鹽酸、5％的乙酸、25％的環(huán)氧氯丙烷、余量的水，攪拌均勻，緩慢加熱至70℃，反應(yīng)5h，制得小分子季銨鹽陽離子聚合物。

(2)復(fù)配有機(jī)聚合物：向第二反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占有機(jī)聚合物總重量)的各組分：60％的步驟(1)合成的小分子季銨鹽陽離子聚合物，以及40％的以任意比例混合的聚乙二醇400(天津中和盛泰化工有限公司生產(chǎn))和分子量為8000的聚乙醇酸(深圳博立生物材料有限公司生產(chǎn))，攪拌均勻，復(fù)配形成有機(jī)聚合物。

(3)復(fù)配防膨縮膨地層處理劑：向第三反應(yīng)器內(nèi)加入下列重量百分比(占防膨縮膨地層處理劑總重量)的各組分：55％的步驟(2)制備的有機(jī)聚合物、20％的氯化銨、8％的氟碳表面活性劑FS-3100(杜邦公司生產(chǎn))、余量的水，攪拌均勻，得到防膨縮膨地層處理劑。

采用實(shí)施例1和2制得的防膨縮膨劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、防膨?qū)嶒?yàn)

用電子天平(感量為0.01g)稱取0.50g鈉膨潤土，精準(zhǔn)至0.01g，裝入10mL離心管中，加入10mL煤油，充分搖勻，在室溫下存放24h，裝入離心機(jī)，在轉(zhuǎn)速為1500r/m下離心分離15min，讀出鈉膨潤土的體積V₀。

稱取0.50g鈉膨潤土兩份，精準(zhǔn)至0.01g，分別置于高溫高壓密閉反應(yīng)器內(nèi)，依次加入蒸餾水10mL、4％防膨劑樣品水溶液10mL，充分搖勻混合，放入溫度(300±1)℃恒溫干燥箱中靜置24h，自然冷卻至室溫。將高溫高壓密閉反應(yīng)器內(nèi)的粘土混合液分別轉(zhuǎn)入兩只不同的離心管中，裝入離心機(jī)，在轉(zhuǎn)速為1500r/min下離心分離15min，讀出膨潤土的體積V_m、V₁。

防膨率按計(jì)算公式：F＝(V_m-V₁)/(V_m-V₀)

式中：F—防膨率；

V₀—鈉膨潤土在煤油中的體積，單位為毫升(mL)；

V_m—鈉膨潤土在蒸餾水中的體積，單位為毫升(mL)；

V₁—水洗前鈉膨潤土在高溫防膨劑水溶液中的體積，單位為毫升(mL)；

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

表1防膨率測定結(jié)果表

此表中可以看出，該高效防膨縮膨地層處理劑在常溫下、在高溫下均具有優(yōu)秀的防膨效果。

2、耐水洗率實(shí)驗(yàn)

將防膨劑水溶液所在的離心管中的上層清液吸出，加蒸餾水至10mL刻度線，搖勻，靜置24h。重復(fù)該操作兩次，記錄量筒中鈉膨潤土的最終體積V₂。

水洗后的防膨率計(jì)算公式：F₂＝(V_m-V₂)/(V_m-V₀)*100％

耐水洗率計(jì)算公式：N＝F₂/F₁*100％

式中：F₁——防膨率；F₂——防膨劑水洗后的防膨率；

N——耐水洗率；V₀——鈉膨潤土在煤油中的體積，單位為毫升(mL)；

V_m——鈉膨潤土在蒸餾水中的體積，單位為毫升(mL)；

V₁——水洗前鈉膨潤土在高溫防膨劑水溶液中的體積，單位為毫升(mL)；

V₂——水洗后鈉膨潤土在高溫防膨劑水溶液中的體積，單位為毫升(mL)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示

表2耐水洗率測定結(jié)果表

此表中可以看出，該高效防膨縮膨地層處理劑在常溫下、在高溫下均具有優(yōu)秀的耐水洗效果。