本發(fā)明涉及穩(wěn)定劑，具體地說，涉及一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑。

背景技術(shù)：

1、粘土穩(wěn)定劑是一種在石油開采、鉆井、地質(zhì)勘探以及土木工程等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的化學(xué)添加劑，其主要功能是改善和控制粘土顆粒的分散、膨脹、遷移及沉積行為，從而提高工程作業(yè)的效率、安全性和經(jīng)濟性，粘土礦物，如蒙脫石、伊利石和高嶺石等，因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，在水環(huán)境中易于吸水膨脹、分散，這不僅會降低鉆井液的攜砂能力、增加泥漿的粘度，還可能導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、地層坍塌等嚴重問題，因此，粘土穩(wěn)定劑的研發(fā)與應(yīng)用顯得尤為重要。

2、然而傳統(tǒng)的粘土穩(wěn)定劑在水流沖刷下或高水壓條件下，容易被流水沖走，耐水洗性能較差，導(dǎo)致穩(wěn)定效果下降，這在石油開采的壓裂、注水等作業(yè)中尤為明顯，易于引發(fā)儲層污染和井壁失穩(wěn)等問題，鑒于此，提供了一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，以解決上述背景技術(shù)中提出的耐水洗粘土穩(wěn)定劑制備過程中耐水洗性能差的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，包括以下重量份數(shù)的組分：復(fù)合穩(wěn)定劑0.1-0.5重量份、聚二甲基二烯丙基氯化銨0.5-1.5重量份、十六烷基三甲基溴化銨1-5重量份、氯化鉀3-5重量份、乙二醇2-4重量份、黃原膠0.2-0.4重量份、氫氧化鈉ph調(diào)節(jié)劑0.05-0.09重量份；

3、其中，復(fù)合穩(wěn)定劑為己二胺四甲叉磷酸和油酰氯按照摩爾比為1：1.1～1.3混合得到。

4、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述復(fù)合穩(wěn)定劑的具體制備方法如下：

5、在盛有無水二氯甲烷的三口燒瓶中加入己二胺四甲叉磷酸，使其充分溶解，然后加入4-二甲氨基吡啶催化反應(yīng)進行，并加入三乙胺調(diào)節(jié)反應(yīng)ph，在攪拌條件下，使用滴液漏斗逐滴滴加油酰氯，持續(xù)滴加15-20min，繼續(xù)攪拌反應(yīng)溶液，水浴加熱控制在30-35℃，油酰氯滴加完畢后，逐步升高反應(yīng)溫度至50-55℃，保持此溫度4-6h，期間持續(xù)攪拌，待反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，靜置分層，去除下層液體，用無水乙醇洗滌上層液體，并在真空干燥箱中50-60℃下干燥，得到復(fù)合穩(wěn)定劑。

6、由于粘土顆粒表面含有大量的可交換金屬離子，如鈣（ca2?）、鎂（mg2?）、鈉（na?）等，這些金屬離子在粘土顆粒表面的存在對粘土的水化膨脹行為有很大影響，當這些金屬離子被水合時，使得顆粒間距離增大，促使粘土顆粒聚集并膨脹。

7、己二胺四甲叉磷酸（hedp）含有多個磷酸基團（-po3h2），在水溶液中這些基團可以部分解離為負電荷的形式（-po43?），這種結(jié)構(gòu)使得有機磷酸鹽能夠與粘土表面的金屬離子通過配位鍵結(jié)合，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，一旦金屬離子與有機磷酸鹽形成絡(luò)合物，它們就變得不活躍，無法輕易地與水分子結(jié)合或參與其他化學(xué)反應(yīng)，這意味著原本可以促進粘土顆粒間吸引力的金屬離子被“捕獲”，減少了它們在粘土顆粒表面的活動性，粘土顆粒之間的相互作用減弱，粘土顆粒不易聚集，因此減少了粘土顆粒的水化膨脹現(xiàn)象，實現(xiàn)了穩(wěn)定粘土的作用，在但是有機磷化合物的螯合能力和穩(wěn)定性與ph值密切相關(guān)，因此通過引入含有疏水性基團的油酰氯，對己二胺四甲叉磷酸進行化學(xué)修飾。

8、由于疏水基團傾向于避開水環(huán)境，可以與粘土顆粒表面的疏水區(qū)域相互作用，這種相互作用增加了分子與粘土表面的結(jié)合力，使得己二胺四甲叉磷酸更牢固地吸附在粘土顆粒表面，這樣己二胺四甲叉磷酸分子不僅可以依靠磷酸基團的螯合能力，還可以依靠疏水基團的物理吸附能力，即使在ph變化的情況下，也能保持較高的穩(wěn)定性，間接的克服了己二胺四甲叉磷酸在不同環(huán)境中的穩(wěn)定性問題。

9、在水環(huán)境中，疏水基團傾向于聚集在一起或與粘土顆粒表面的疏水區(qū)域結(jié)合，形成一個疏水區(qū)域，這種疏水區(qū)域內(nèi)的分子間作用力較強，使得己二胺四甲叉磷酸分子不容易被水洗掉，提高了耐水性的性能，同時疏水性基團更容易在粘土顆粒表面形成密集的覆蓋層，占據(jù)了粘土顆粒表面的空間，減少了粘土顆粒的暴露面積，形成了物理屏障，降低了粘土顆粒水化膨脹的可能性。

10、hedp分子中含有多個磷酸基團，這些基團具有較強的親電性和配位能力，油酰氯作為一種長鏈脂肪酸衍生物，包含一個油?；鸵粋€氯原子，容易進行親核取代反應(yīng)，hedp中的磷酸基團具有豐富的孤對電子，表現(xiàn)出強親核性，當它們遇到油酰氯中的碳氯鍵時，會發(fā)生親核進攻，導(dǎo)致氯離去，形成一個新的酯鍵，使得hedp分子上引入了疏水基團。

11、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述二氯甲烷與己二胺四甲叉磷酸的質(zhì)量比為15～20：1。

12、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述4-二甲氨基吡啶的添加量為己二胺四甲叉磷酸質(zhì)量的1-3%。

13、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述三乙胺的添加量與油酰氯的質(zhì)量比為0.6～0.8：1。

14、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述三乙胺調(diào)節(jié)溶液ph值為7-8。

15、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述滴液漏斗滴加速率控制在每分鐘1-3滴。

16、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述耐水洗粘土穩(wěn)定劑的具體制備方法如下：

17、先將復(fù)合穩(wěn)定劑與乙二醇混合，形成預(yù)混液，向去離子水中加入氯化鉀，同時用攪拌器充分攪拌，直至完全溶解，加熱至30-40℃，依次添加聚二甲基二烯丙基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、黃原膠和剩余乙二醇，充分攪拌混合均勻，且每添加一種原料，需要攪拌30-40min后，再繼續(xù)添加下一種原料，然后將預(yù)混液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌混合均勻，最后加入氫氧化鈉ph調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)混合溶液的ph值，得到一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑。

18、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述預(yù)混液中乙二醇的體積占預(yù)混液總體積的11-15%。

19、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述氫氧化鈉ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)混合溶液的ph值為7-9。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

21、該一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑中，采用復(fù)合穩(wěn)定劑，在己二胺四甲叉磷酸上引入疏水性的油酰氯，不僅能夠與粘土表面的金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，減少粘土表面活躍的金屬離子，從而減弱了粘土顆粒之間的相互作用，還能通過疏水基團在粘土顆粒表面形成密集的覆蓋層，減少了粘土顆粒的暴露面積，形成了物理屏障，顯著提高了粘土在水環(huán)境中的穩(wěn)定性，減少了粘土顆粒的水化膨脹現(xiàn)象，另外引入的疏水性基團，能夠進一步緩解己二胺四甲叉磷酸與金屬離子螯合易受ph值的影響問題，使得復(fù)合穩(wěn)定劑在不同ph條件下的穩(wěn)定性得到了顯著提升，能夠在更廣泛的ph范圍內(nèi)保持其螯合能力和吸附性能，大幅度提高了粘土穩(wěn)定劑的耐水洗性能。

技術(shù)特征：

1.一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的組分：復(fù)合穩(wěn)定劑0.1-0.5重量份、聚二甲基二烯丙基氯化銨0.5-1.5重量份、十六烷基三甲基溴化銨1-5重量份、氯化鉀3-5重量份、乙二醇2-4重量份、黃原膠0.2-0.4重量份、氫氧化鈉ph調(diào)節(jié)劑0.05-0.09重量份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述復(fù)合穩(wěn)定劑的具體制備方法如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述二氯甲烷與己二胺四甲叉磷酸的質(zhì)量比為15～20：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述4-二甲氨基吡啶的添加量為己二胺四甲叉磷酸質(zhì)量的1-3%。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述三乙胺的添加量與油酰氯的質(zhì)量比為0.6～0.8：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述三乙胺調(diào)節(jié)溶液ph值為7-8。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述滴液漏斗滴加速率控制在每分鐘1-3滴。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述耐水洗粘土穩(wěn)定劑的具體制備方法如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述預(yù)混液中乙二醇的體積占預(yù)混液總體積的11-15%。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，其特征在于：所述氫氧化鈉ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)混合溶液的ph值為7-9。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及穩(wěn)定劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐水洗粘土穩(wěn)定劑，包括以下重量份數(shù)的組分：復(fù)合穩(wěn)定劑0.1?0.5重量份、聚二甲基二烯丙基氯化銨0.5?1.5重量份、十六烷基三甲基溴化銨1?5重量份、氯化鉀3?5重量份、乙二醇2?4重量份、黃原膠0.2?0.4重量份、氫氧化鈉pH調(diào)節(jié)劑0.05?0.09重量份；其中，復(fù)合穩(wěn)定劑為己二胺四甲叉磷酸和油酰氯按照摩爾比為1：1.1～1.3混合得到，采用復(fù)合穩(wěn)定劑，在己二胺四甲叉磷酸上引入疏水性的油酰氯，不僅能夠與粘土表面的金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，還能通過疏水基團在粘土顆粒表面形成密集的覆蓋層，顯著提高了粘土穩(wěn)定劑的耐水洗性能，減少了粘土顆粒的水化膨脹現(xiàn)象，提高了復(fù)合穩(wěn)定劑在不同pH條件下的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：李妍,李宗嶺,白立娜,付洪法
受保護的技術(shù)使用者：山東德坤工貿(mào)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6