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;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。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,BF901,P-77,P-78,PA/D-14,PA/D-39,PTA,SLD-1,DTE,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粘土颗粒表面Zeta电位的测定用浓度为20%HCl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JS94F型微电泳仪测量粘土颗粒表面的Zeta电位。粘土颗粒与酸液润湿角的测定取5g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1试验准备1.1仪器和药品试验仪器包括JS94F型微电泳仪、粉末润湿角测定装置、感量为0.001g和0.1g的天平、精度为0.01mm的NP-01型页岩膨胀仪、5t压力试验cosθ=2kη(1)Cγr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-mail:qytao@slof.com。·74·油气地质与采收率2007年1月式中:θ为液体与粘土颗粒的润湿角,(°);k为H2—t直线的斜率;η为液体粘度,mPa·s;C为毛细管因子;r为多孔介质毛细管平均半径,mm;γ理24h后的防膨率,即经热处理后,(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-二甲基甜菜碱和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的防膨率分别为52.6%,77.3%,72.4%,49.7%和60.4%,大都具有较好的粘土防膨作用,且高温后的防膨作用大都高于有机阳离子聚合物;因胺盐在浓盐酸体系中表现出阳离子特性,故季铵盐分子中酰胺基的引入使其防膨能力得到加强;而N-(3-磺丙基)-N-(3-丙烯酰胺基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱因磺酸基的负电性,使其在粘土表面的吸附作用减弱,结果防膨能力相对较低[10-11]。2.3润湿作用对粘土膨胀的影响粘土水化膨胀受表面水化力、渗透水化力和毛细管作用力的影响[8]。若粘土表面亲水性减弱,酸液向粘土晶片间渗流的毛细管阻力将增加体的表面张力,N/m。当粘土堆积密度恒定时Cr为定值,若假定乙醇对粘土颗粒完全润湿,即θ为0,可求出仪器常数Cr=2kη(2)γ热处理前后防膨率的测定以...