一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應(yīng)用，制備是在反應(yīng)釜中將胺溶劑中，攪拌均勻，攪拌下向上述溶液中加入羧酸，將上述混合物加熱至其全部溶解，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.1-1.0%，其對(duì)黏土的防膨率為50-80%，本發(fā)明小分子黏土膨脹抑制劑能進(jìn)入黏土層間排除水分子、提供較多的正電荷吸附點(diǎn)，具有持久的黏土穩(wěn)定作用，且小分子黏土膨脹抑制劑易降解對(duì)環(huán)境友好。
【專利說(shuō)明】—種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及黏土膨脹抑制劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]泥頁(yè)巖的主要成分是黏土礦物，其中顆粒極細(xì)的含水鋁硅酸鹽構(gòu)成的層狀礦物——蒙脫石，其結(jié)構(gòu)中層與層之間的作用力為較弱的范德華力，在與水基油田工作液相互作用過(guò)程中易吸水膨脹。泥頁(yè)巖水化膨脹和分散引起的井壁失穩(wěn)一直是鉆井工程中的技術(shù)難題，因此鉆遇泥頁(yè)巖地層的水基油田工作液中必須提高油田工作液對(duì)泥頁(yè)巖的抑制性，最大程度地降低井下復(fù)雜情況的發(fā)生率。在現(xiàn)有的泥頁(yè)巖抑制劑中，胺基抑制劑通過(guò)其特有的吸附作用能很好地鑲嵌在黏土層間，降低黏土吸收水分的趨勢(shì)，且胺類抑制劑可通過(guò)調(diào)整取代基或引入新官能團(tuán)來(lái)優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)，在性能上具有較大的提升空間，是一類很有發(fā)展前景的泥頁(yè)巖抑制劑。
[0003]早期使用的胺類黏土膨脹抑制劑如氯化銨、四甲基氯化銨、氯化膽堿等抗溫性較差，易分解出有害氣體氨氣，對(duì)泥頁(yè)巖的抑制性較差；近年來(lái)聚胺類頁(yè)巖黏土膨脹抑制劑如陽(yáng)離子型聚亞胺、聚三乙醇胺甲基季銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨等在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用。聚胺類頁(yè)巖黏土膨脹抑制劑可提供多個(gè)陽(yáng)離子吸附點(diǎn)，能長(zhǎng)久穩(wěn)定頁(yè)巖，對(duì)泥頁(yè)巖有一定的抑制性，但由于其分子量較大，只能吸附在黏土表面，對(duì)于膨脹性強(qiáng)的黏土來(lái)說(shuō)聚胺類頁(yè)巖黏土膨脹抑制劑的抑制效果并不理想。此外，部分聚胺類頁(yè)巖黏土膨脹抑制劑還存在毒性大、與陰離子處理劑配伍性差等諸多問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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小分子黏土膨脹抑制劑的制備與應(yīng)用，制備的黏土膨脹抑制劑的分子量小、抑制性能好、環(huán)境友好。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于5-30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)及其以上純度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺及其混合物，所述溶劑為工業(yè)級(jí)及其以上純度甲醇、乙醇或者自來(lái)水以上純度的水及其混合物；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 1-5的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)及其以上純度的草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、苯甲酸、水楊酸、亞氨基二乙酸、氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、谷氨酸及其混合物；
第三步，將上述混合物加熱至30-10(TC，至其全部溶解；
第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為10-1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)及其以上純度的產(chǎn)品。
[0006]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.1-1.0%，其對(duì)黏土的防膨率為50-80%。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):小分子黏土膨脹抑制劑能進(jìn)入黏土層間排除水分子、提供較多的正電荷吸附點(diǎn)，具有持久的黏土穩(wěn)定作用，且小分子黏土膨脹抑制劑易降解對(duì)環(huán)境友好。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0009]實(shí)施例1
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于5倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)二乙醇胺，所述溶劑為工業(yè)級(jí)甲醇；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1:1的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)丙二酸；
第三步，將上述混合物加熱至30°C，至其全部溶解；
第四步，將上述混合物 中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為5:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0010]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的1.0%，其對(duì)黏土的防膨率為60%。
[0011]實(shí)施例2
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于8倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為化學(xué)純?nèi)掖及?，所述溶劑為工業(yè)級(jí)乙醇；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1:1的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)己二酸；
第三步，將上述混合物加熱至40°C，至其全部溶解；
第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為4:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0012]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.8%，其對(duì)黏土的防膨率為65%。
[0013]實(shí)施例3
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于15倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)二乙烯三胺，所述溶劑為工業(yè)級(jí)95乙醇；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 2的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)苯甲酸；
第三步，將上述混合物加熱至40°C，至其全部溶解；第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為3:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)及其以上純度的產(chǎn)品。
[0014]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.8%，其對(duì)黏土的防膨率為63%。
[0015]實(shí)施例4
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于20倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)三乙烯四胺，所述溶劑為體積比為2:1的工業(yè)級(jí)甲醇和自來(lái)水混合物；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 2的羧酸，所述羧酸為化學(xué)純水楊酸；
第三步，將上述混合物加熱至60°C，至其全部溶解；
第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0016]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.5%，其對(duì)黏土的防膨率為73%。
[0017]實(shí)施例5
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于15倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為物質(zhì)的量比為1:1的工業(yè)級(jí)三乙醇胺和四乙烯五胺混合物，所述溶劑為體積比為1:2的工業(yè)級(jí)甲醇和自來(lái)水混合物；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 5的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)乙二胺四乙酸；
第三步，將上述混合物加熱至50°C，至其全部溶解；
第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)及其以上純度的產(chǎn)品。
[0018]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.5%，其對(duì)黏土的防膨率為78%。
[0019]實(shí)施例6
一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，包括以下步驟:
第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于10倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)三乙醇胺，所述溶劑為體積比為1:3的工業(yè)級(jí)甲醇和自來(lái)水混合物；
第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1:1的羧酸，所述羧酸為物質(zhì)的量比為1:2的工業(yè)級(jí)己二酸和苯甲酸；
第三步，將上 述混合物加熱至60°C，至其全部溶解；
第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫；
第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0020]應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.4%，其對(duì)黏土的防膨率為8 0%。
【權(quán)利要求】
1.一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于5-30倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)及其以上純度的乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺及其混合物，所述溶劑為工業(yè)級(jí)及其以上純度甲醇、乙醇或者自來(lái)水以上純度的水及其混合物； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 1-5的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)及其以上純度的草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、苯甲酸、水楊酸、亞氨基二乙酸、氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、谷氨酸及其混合物； 第三步，將上述混合物加熱至30-10(TC，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為10-1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)及其以上純度的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于:應(yīng)用時(shí)，小分子黏土膨脹抑制劑用量為油田工作液質(zhì)量的0.1-1.0%，其對(duì)黏土的防膨率為50-80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于5倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)二乙醇胺，所述溶劑為工業(yè)級(jí)甲醇； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1:1的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)丙二酸；` 第三步，將上述混合物加熱至30°C，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為5:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于8倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為化學(xué)純?nèi)掖及?，所述溶劑為工業(yè)級(jí)乙醇； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1:1的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)己二酸； 第三步，將上述混合物加熱至40°C，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為4:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于15倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)二乙烯三胺，所述溶劑為工業(yè)級(jí)95乙醇； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 2的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)苯甲酸； 第三步，將上述混合物加熱至40°C，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為3:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)及其以上純度的產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于20倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)三乙烯四胺，所述溶劑為體積比為2:1的工業(yè)級(jí)甲醇和自來(lái)水混合物； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 2的羧酸，所述羧酸為化學(xué)純水楊酸； 第三步，將上述混合物加熱至60°C，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為2:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于15倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為物質(zhì)的量比為1:1的工業(yè)級(jí)三乙醇胺和四乙烯五胺混合物，所述溶劑為體積比為1:2的工業(yè)級(jí)甲醇和自來(lái)水混合物； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1: 5的羧酸，所述羧酸為工業(yè)級(jí)乙二胺四乙酸； 第三步，將上述混合物加熱至50°C，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)及其以上純度的產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小分子黏土膨脹抑制劑的制備，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，在反應(yīng)釜中將胺溶于10倍的溶劑中，攪拌均勻，所述的胺為工業(yè)級(jí)三乙醇胺，所述溶劑為體積比為1:3的工業(yè)級(jí)甲醇和自來(lái)水混合物； 第二步，攪拌下向上述溶液中加入與胺中氨基官能團(tuán)比例為1:1的羧酸，所述羧酸為物質(zhì)的量比為1:2的工業(yè)級(jí)己二酸和苯甲酸； 第三步，將上述混合物加熱至60°C，至其全部溶解； 第四步，將上述混合物中溶劑蒸去，冷卻至室溫； 第五步，將上述混合物轉(zhuǎn)移至研缽中，加入與胺和羧酸總質(zhì)量比為1:1的氯化鉀，研磨均勻，即得到小分子黏土膨脹抑制劑，所述氯化鉀為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C09K8/50GK103865502SQ201410067572
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】張潔, 陳剛, 張黎, 蔡丹 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)