复合型高温酸化用粘土防膨剂的研制.docx

复合型高温酸化用粘土防膨剂的研制曲岩涛 1 , 2 , 复合型高温酸化用粘土防膨剂的研制 曲岩涛 1 , 2 , 张贵才 3 , 孙铭勤 3 , 葛际江3 ( 1. 中国科学院 地质与地球物理研究所 ,北京 100029; 2. 中国石化股份胜利油田分公司 地质科学研究院 ,山东 东营 257015; 3. 中国石油大学 (华东 ) 石油工程学院 ,山东 东营 257061 ) 摘要 :为了解决高温下有机高分子型粘土防膨剂防膨率低的问题 ,将低分子阳离子化合物 N - (丙烯酰胺基 )丙基 - N , N , N - 三甲基氯化铵和具有润湿调节作用的 γ - 氨丙基三丙氧基甲硅烷按照 10 ∶1的质量比复配 ,研制了复合 型高温酸化用粘土防膨剂 HA - 1。其性能评价结果表明 : 在 210℃恒温 24h后 ,其防膨率仍保持 80 %以上 ;γ - 氨 丙基三丙氧基甲硅烷通过增加水对粘土颗粒表面的润湿角 ,使粘土表面亲水性减弱而有效抑制粘土膨胀 。 关键词 :粘土防膨剂 ;高温 ;酸化 ;季铵盐 ;润湿性 中图分类号 : TE357. 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1009 - 9603 ( 2007) 01 - 0073 - 03 储层中的粘土矿物与不配伍的外界流体接触 , 会发生水化膨胀和分散运移而堵塞储层通道 ,造成 油气层损害 。酸化过程可加剧粘土膨胀 ,其结果导 致地层有效孔隙半径减小 ,使乏酸难以返排 ,提高地 层渗 透 率 的 酸 化 效 果 变 差 , 且 使 酸 化 有 效 期 缩 短 [ 1 - 4 ] 。使用粘土防膨剂是减轻粘土膨胀和分散对 地层伤害的最有效措施 。有机阳离子聚合物既可有 效抑制粘土膨胀 ,又能控制微粒的分散 、运移 ,成为 目前中外研究和应用的主要对象 。然而 ,相对分子 质量较大的有机阳离子聚合物粘土防膨剂注入低渗 透地层时 , 往往会加重对低渗透油层渗透率的伤 害 [ 5 - 6 ] ;另外 ,由于阳离子聚合物可通过桥接作用导 致粘土或岩屑聚集 ,使残酸不易将酸蚀微粒携带出 油层 ,对酸化效果影响较大 [ 7 ] ; 特别是高分子聚合 物的耐温性能不好 ,使得其在高温条件下的应用受 到限制 [ 8 ] 。从耐温性和改变粘土颗粒表面润湿性 2 方面入手 ,对适用于高温条件的粘土防膨剂进行了 研究。 岩心流动试验装置。 试验药品包括一级钙基膨润土 ; 油田常用的高 分子型粘土防膨剂 ( TDC - 15 , B F901 , P - 77 , P - 78 , PA /D - 14 , PA /D - 39 , PTA , SLD - 1 , D TE, P - 216 ) ; ( 2 - 丙烯酰基 )乙基三甲基氯化铵 ; N - (丙烯 酰胺基 )丙基 - N , N , N - 三甲基氯化铵 ; N - (丙烯 酰胺基 )丙基 - N , N ? 二甲基 - N - 壬基氯化铵 ; N - ( 3 - 磺丙基 ) - N - ( 3 - 丙烯酰胺基 )丙基 - N , N - 二甲基甜菜碱 ; 2 , 3 - 环氧丙烷三甲基氯化铵 ;γ - 氨丙基三丙氧基甲硅烷 。 1. 2 试验方法 粘土颗粒表面 Ze ta 电位的测定 用浓度为 20 % HC l将粘土配制成一定浓度的悬浮体 ,待无气 泡产生时加入电泳池 ,用 J S94 F 型微电泳仪测量粘 土颗粒表面的 Ze ta电位。 粘土颗粒与酸液润湿角的测定 取 5 g一级钙 基膨润土 ,分次装入带刻度的玻璃填充管 ,均匀震动 使每次试验的填充高度相同以保证粘土的堆积密度 恒定。垂直安装好填充管 ,从填充管接触液体的瞬 间开始计时 ,记录液体在测量管中的渗透高度 ( H ) 随时间 ( t) 的变化 , 然后作 H2 —t曲线 ,线性拟合得 到直线的斜率 ,再测定试验温度下液体的粘度和表 面张力。液体与粘土颗粒润湿角的计算公式为 [ 9 ] 1 试验准备 1. 1 仪器和药品 试验仪器包括 JS94 F 型微电泳仪 、粉末润湿角 测定装置 、感量为 0. 0 0 1 g和 0. 1 g的天平 、精度为 0. 01mm 的 N P - 01型页岩膨胀仪 、5 t压力试验机和 co sθ = 2 kη ( 1 ) C γr 收稿日期 2006 - 11 - 23;改回日期 2006 - 12 - 25。 作者简介 :曲岩涛 ,男 ,高级工程师 , 1984 年毕业于北京化工学院高分子化工专业 ,现为中国科学院地质与地球物理研究所石油地质专业 在读博士研究生 ,从事油气田开发研究工作。联系电话 : ( 0546 ) 8715324 , E - m a il: qytao@ slof. com。 ·