一种新型固体粘土稳定剂的研制与应用
土壤固化剂的作用机理及应用现状_李兵
2013年0引言随着社会的不断发展，各行业的工程建设需求也越来越大，而传统的工程建设需要大量的自然资源，炸山碎石、挖河采砂，不仅破坏了自然环境，而且原有的砂石材料已经远远不能满足日益增长的工程建设的需求。
这造成了严重的自然环境破坏、资源大量投入且浪费严重、社会生存环境质量下降，工程建设的快速增长使整个社会付出了太多的代价。
节约资源、保护环境成为世界各国共同关心的重大课题。
土壤固化剂是由多种无机材料或有机材料经过一定的生产工艺处理后，用以固化各类土壤的新型工程材料。
对于需加固的土壤，根据不同土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。
２０世纪７０年代，美国等发达国家对土壤固化技术进行了深入的研究开发，逐步替代了单一的石灰、水泥、粉煤灰的固化材料，成为一种覆盖胶体化学、表面化学、力学结构理论等学科的高新技术产品，现在在国外已大量应用于公路、水利工程、机场跑道等领域。
由于土壤固化剂固化土具有就地取材、施工工艺简单、工程造价低等方面优点，并且可以大幅度提高土壤的抗压强度，经济效益和环境效益显著，被美国《工程新闻》称为２０世纪的伟大发明创造之一。
本文介绍了土壤固化剂的种类、作用机理，土壤固化剂的制备研究现状以及对土壤固化剂未来的展望，并提出几点建议，为今后土壤固化剂的研究推广提供参考。
1土壤固化剂的种类土壤固化剂依据不同的作用机理可以分为：生物酶类和化学类。
其中生物酶类土壤固化剂是一种由有机质发酵而成的高科技液态复合酶制品，可以通过生物酶素催化土壤固化、改变土壤结构，经压实后产生一定的强度。
化学类土壤固化剂是目前使用较多的一类土壤固化剂，其中包括无机化学类、有机化学类和离子类。
无机化学类固化剂是通过石灰、水泥、粉煤灰和矿渣等无机材料，加一些激发剂（各种酸碱类、硫酸盐类或其他无机盐）配制而成，固化土的性能比较稳定，由于使用了一些工业废料，还具有环保和节能意义。
有机化学类固化剂多为液体，一般通过离子交换原理或材料本身聚合来加固土壤，如改性水玻璃类、环氧树脂和高分子材料类。
一种新型粘土稳定剂的研究
（ ） Ｎ １ 土 稳 定 剂 不 会 造 成 岩 心 伤 １ Ｌ Ｗ一 粘 害 ，在 注 入 大 量 淡 水 后 仍 具 有 很 强 的 抑 制 粘 土 水 化 膨 胀 作 用 ，岩 心 的 渗 透 率 保 持 率 在 ９％ ５ 以 上 ，抗 冲刷 能 力 强 ， 具有 长 效 稳 定 性 能 。 （ ） Ｎ 一 适 应 性 强 ， 作 为 粘 土 稳 定 剂 在 ２ ＬＷ １ 酸 化 工 艺 中 ， 有 效 率 高 ， 有 效 期 长 ， 具 有 较
１ ０ Ｙ Ｐ １ 排 剂 ）， 各 取 １ ０ Ｌ ３ Ｏ Ｌ Ｗ １ ．％ Ｚ － 助 ０ ｍ 与 ． ％ Ｎ 一
文◎
引 言
南 红 Ｎ ｉ 林 木２ 杨 红 ２ 宋 岩 ２ （ 中 国石 化 胜 利 油 田公 司 东 辛 采 油 厂 山东 东 营 ｉ ２ 利 石 油 管 理 局 油 气 集 输 总 厂 山东 东 营 ） 胜
８． １６
７ ． ５１
４ ． ５４
土在水 中的膨胀体积 ，ｍ ：Ｖ为膨润土在煤油 Ｌ 中的 膨 胀 体 积 ，ｍ 。 Ｌ （） 胀 仪 法 ２膨 称 取ｌ ｇ Ｏ 粘土 装入测筒 ，用岩心 压力仪加 压 ４ Ｐ ， 稳 压 ｌｍ ｎ 出测 筒 备 用 ： 安 装 测 筒 Ｍａ Ｏ ｉ取 在 膨 胀 测 试 仪 器 主 机 上 ，调 零 ； 加 入 稳 定 剂 水溶 液浸 泡该岩 心 ，启动记 录仪 ， 当膨 胀 曲 线呈垂线时 ，纪录 岩心膨胀 高度Ｈ ，用 同样 的 方 法 测 得 岩 心 在 水 中 的膨 胀 高度 Ｈ及 在 煤 油 中 ２ 的膨 胀 高 度 Ｈ。 防膨 率 按 公 式 （） 算 。 ２计
防膨率（） ％ 离心法 膨胀仪法
８ ． ８３
８ ２ ２． ８ ４ ３． ８ ．８ ３
压裂用粘土稳定剂的研究进展及性能评价方法
压裂用粘土稳定剂的研究进展及性能评价方法梁小兵;王思中;胡兴渊;张吉磊【摘要】压裂技术是一项确实有效的提高采收率的方法.由于粘土易发生膨胀和运移,为了减少对储集层渗透率的伤害,需要在压裂液中加入粘土稳定剂.本文在对粘土稳定剂的分类及特点了解的基础上,对其应用现状、发展趋势及作用机理进行介绍,最后介绍了压裂用粘土稳定剂的性能评价指标和方法.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2014(000)018【总页数】4页(P14-17)【关键词】压裂液;粘土稳定剂;进展;性能评价【作者】梁小兵;王思中;胡兴渊;张吉磊【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;中国石油天然气集团公司办公厅,北京100007;长庆油田分公司长南气田开发项目部,陕西西安710018;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+2在原油面临枯竭的今天，研发能够提高采收率的方法具有重大意义。
压裂技术是一项确实有效的提高采收率的方法。
影响压裂技术的因素众多，其中压裂液配方中使用的粘土稳定剂的效果好坏是直接影响到采收率的一项重要因素。
表1 水敏指数与所对应的水敏伤害强度水敏性指数水敏性损害强度≤5无5～30弱30～50中等偏弱50～70中等偏强70～90强＞90极强地层中的粘土矿物含量较多，世界各国约有97%的油层均含有粘土矿物。
我国的油藏大多数属于砂岩油藏，均含有大量的粘土矿物。
当油藏中粘土含量介于5%～20%时，通常认为该油层粘土含量较高［1］。
在地层开发过程中，如果措施不当，粘土含量高的地层可能会引起渗透率下降，并造成地层损害，这可能是由于粘土矿物的分散运移及水化膨胀作用［2］。
有些较难水化膨胀的微粒同样会产生地层损害，表1为储层的水敏指数与水敏伤害强度的关系表。
一些能够运移的石英微粒及非膨胀型的粘土矿物（如伊利石、高岭石、绿泥石等），还包括一部分混合层的粘土等均被称之为微粒［2］。
粘土稳定剂在致密砂岩气藏中的适应性研究
的变化 ， 以及 国 内外有 关 聚合 物 分子 尺 寸 与岩 石孔
喉 尺寸 匹配关 系的研究 报道 ， 按照 分子 “ 桥架 原理 ” ， 只有 当ｏ ６ 尺 时， 不会堵 塞孑 喉。据此计算出 ． Ｒ。 就 ４ ＞ Ｌ
的 范 围 ， 结 合公 式 （ ） （ ） 合 分 析计 算 得 到川 再 １ 、２ 综
２２ 聚 合 反 应 步 骤 ．
从表 ４ 以看 出 。 可 合成Ｐ Ｓ １ 防膨效 果 比 当前 Ａ一的
川 西 地 区 大 规 模 使 用 的 粘 土 稳 定 剂 ＷＤ ５ 果 要 一效 好， 与ＷＬ ４ 性 能 比较 接近 。 Ｄ４
将工业 级 质量分 数 为６ ％的二 甲基二 烯丙 基氯 ０
ＰＳ Ａ 防膨 效果 ， 结果见 表３ 。
表３ 不 同分 子 量 Ｐ 的 防膨 效 果 对 比 ＡＳ
塞 多孔介 质孑 喉理论 ， Ｌ 设孔 喉半 径为 ， 聚合物 分子
表５ Ｐ 粘 土 稳定 剂 参 数 ＡＳ
粘稳剂分量 性 数 均根端 辜 土定 子 肘特粘／ 方末 ｍ ｇ
从 表３ 以看 出 ， 子量 不 同粘 土 防膨性 能也不 可 分
（） １
（） ２
叼：４． ２ ４ ２ ￣１０２ Ｒ
ｇ
／ Ｍ
式 中：为实 验温 度下 聚合物 在 配制溶 液 中的特 性粘 卵 数； 为聚 合物相 对分 子质量 。
根据 表２ 合 川西 地 区岩 石孔 喉 尺 寸特 征参 数 结
描述 多孔 介质 孑 隙特征 参数 ，常用 的有 孔 隙半 Ｌ 径 中值 当一定相 对分 子质量 聚合 物顺 利通 过多
化分 子线 团堵 塞 了孑 喉 。对 于Ｐ Ｓ ３ 虽 然０４ Ｒ ＝ Ｌ Ａ 一， ． ６
季铵盐型粘土稳定剂的制备与性能评价
季铵盐型粘土稳定剂的制备与性能评价1. 引言介绍季铵盐型粘土稳定剂的意义和应用背景，说明本论文的研究意义和目的。
概括介绍本论文的研究内容和主要结论。
2. 实验与方法介绍实验材料和方法：制备季铵盐型粘土稳定剂的步骤、小试和工业试验的方法和条件；对制备的稳定剂进行物理化学性质的测试和表征，如红外光谱、X射线衍射、热重分析和表面积等参数测试。
3. 结果与分析使用制备的季铵盐型粘土稳定剂进行稳定性测试，如离子交换量、界面活性剂性能、风化耐久性等测试。
对实验结果进行定量分析和比较，结合前期研究结果讨论影响季铵盐型粘土稳定剂性能的因素和提高稳定剂性能的途径。
4. 优化和应用根据本论文的研究成果，提出了优化季铵盐型粘土稳定剂的可行方案，包括改进制备方法、矿物加工和应用技术等。
将制备好的稳定剂应用于实际工程中，通过对不同材料的稳定性和性能评价，分析季铵盐型粘土稳定剂在工程应用中的优势和不足。
5. 结论总结研究成果，对本文的研究方法和成果进行评价。
强调季铵盐型粘土稳定剂在现代建筑材料领域具有广阔的应用前景，为提高环境友好型、高效稳定剂的制备方法提供了有力支持，为学术界和实际工程应用提供了参考和借鉴。
第1章：引言随着社会的不断发展和人们生活水平的提高，建筑材料工业也得以快速发展。
然而，不可避免的是建筑材料生产所带来的环境问题。
例如，由于矿物加工过程中产生的土壤和水的污染，以及一些传统材料的使用所导致的能源消耗和二氧化碳排放等问题，都使得环境对建筑材料工业提出了更高的要求。
因此，如何研究和制备环境友好型的建筑材料，成为当今建筑材料工业中的一大热点问题。
季铵盐型粘土稳定剂作为一种环境友好型的建筑材料，在建筑材料工业中逐渐得到了广泛的应用。
其稳定性能好、使用方便、环保等优点，使得季铵盐型粘土稳定剂在建筑工程中的应用趋于普及。
本文将以季铵盐型粘土稳定剂为研究对象，对其制备与性能评价进行研究和探讨。
本章将主要从两个方面进行论述，分别是季铵盐型粘土稳定剂的研究意义和本文的研究目的。
粘土稳定剂研究现况浅析
粘土稳定剂研究现况浅析摘要：本文综述了不同油田开发和应用的多种粘土稳定剂，即无机类粘土稳定剂、有机类粘土稳定剂、小阳离子类粘土稳定剂和复合型粘土稳定剂。
分析并介绍了它们的主要成分和实验评价性能，浅析今后的发展方向。
关键词：粘土粘土稳定剂防膨率持久性一、助剂研究背景在飞速发展的二十一世纪石油能源的合理开发利用已引起人们的极大重视，尤其在“十一五”规划建议中明确提出要加强国内石油天然气勘探开发，并且争取增强资源的地质储量，实行合理开采和综合利用。
在此期间必须保证我国石油天然气工业要大力提升自主创新能力，保持发明专利申请和获授权量稳定快速增长，争取主体技术达到国际先进水平，应突出科技创新，把增强企业自主研发能力作为科技进步的战略基点和调整产业结构。
由于常规的一、二次采油（POR和SOR）总采油率总不是很高，一般仅能达到20%～40%，最高达到50%，还有50%～80%的原油未能采出。
因此在能源日趋紧张的情况下，提高采油率已成为石油开采研究的重大课题，三次采油则是一种特别有效的提高采油率的方法。
对于三次采油利用到了诸多采油助剂，采油化学助剂在油气田开发的过程中也发挥着越来越大的作用。
因此化学助剂的作用好坏将直接影响到油田的后期开发，为此本文就粘土稳定剂的研究概况作相应综述。
二、粘土稳定剂发展概况粘土稳定剂是主要应用于油气井压裂，酸化、注水等作业中的添加剂，能防止油气层中粘土矿物水化膨胀和分散运移的一种试剂。
目前就国内外在水基压裂液中使用的粘土稳定剂主要有两种[1]：一类为无机盐，如KCl、NH4Cl等；另一类为有机阳离子聚合物。
除了此两种之外还有一种叫做小阳离子粘土稳定剂也备受研究人员的关注，甚至有人将有机阳离子聚合物与小阳离子粘土稳定剂复配进行研究。
1.无机盐类粘土稳定剂对于无机盐类粘土稳定剂，无机盐类的防膨机理是减少粘土表面扩散双电层厚度和Zeta电位。
其中钾盐、铵盐的防膨效果最好，使用最多，原因在于钾离子的直径（0.266 nm）与粘土表面由六个氧原子围成的空隙内切直径（0.280 nm）相匹配，它容易进入此空间而不易从此空间释出，可有效地减少粘土表面的负电性。
季铵盐粘土稳定剂(课堂PPT)
➢自由基聚合：是在氧化-还原体系引发下，环氧氯丙烷与二甲胺 发生聚合反应，反应按自由基聚合和开环聚合机理同时进行，此 类聚合产物具有链短、阳离子度较高的特点。
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四、应用
4.1 在保护油气层领域中的应用 在完井、修井、增产作业中, 各种工作液进入地层, 不可避免会引 起地层中的粘土矿物水化膨胀、分散运移损害地层。在上述各种 水基工作液中, 添加性能优良的有机阳离子聚合物稳定剂可以很好
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③ 杂环型 杂环型，即在聚合物的骨架上有一个环状结构，阳离子位于环 上。 例如以二甲基二烯丙基氯化按和丙烯酞胺合成的杂环型阳离 子聚合物，产品结构式如下：
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2.2 防膨机理 ①季铵盐聚合物链上的正电离子与粘土表面的低价阳离子发 生阳离子交换，并通过它们之间的范德华力使聚合物牢固地 吸附在粘土颗粒表面，形成一层保护膜，从而抑制粘土的分 散和微粒的运移。
阳离子基团与粘土矿物晶层，除了靠静电吸附外，还有分子间的 吸附力，或氢键吸附力。阳离子表面活性剂对粘土的防膨性具有 较长的持久性。
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三、两种典型季铵盐聚合物的合成工艺
3.1 聚环氧氯丙烷—二甲胺粘土稳定剂的合成 ① 聚环氧氯丙烷—二甲胺阳离子聚合物的常规合成方法： 一是通过两种反应物逐步聚合反应，二是通过硫酸钾、亚硫酸钠 为引发剂的自由基聚合反应。
季铵盐型粘土稳定剂的合成及应用
高志立
1
一、研究背景
➢粘土稳定，是低渗透油田开发所面临的一个重要课题， 一般认为膨胀和运移是这些矿物质损害渗透率的两个重 要因素。
➢粘土把水吸入到晶体结构中可以堵塞地层孔道；粘土物质被 外来液体分散，在毛细管的孔隙喉道处形成桥阻或节流点，导 致地层渗透率的下降。
粘土稳定剂1
对于粘土稳定剂的综述一.简述粘土矿物广泛存在于油层中，全世界97 ％的油层都不同程度地含有粘土矿物。
粘土矿物主要有蒙脱石、高岭石、伊利石（水云母）、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层六大类。
这些粘土在注水、酸化、压裂过程中碰到水或水基物质就会产生膨胀, 然后进一步分散(如蒙脱石、绿泥石) 或直接分散(如高岭石、伊利石) 成直径小于10L m 的细小颗粒。
在正常情况下, 从上层到下层, 含油储层中蒙脱石含量减少, 伊利石含量增加, 高岭石在一定深度消失, 绿泥石主要分布在深层。
这些粘土矿物多由硅氧四面体和铝氧八面体组成层状结构, 其中蒙脱石由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成, 层间表面均为氧层, 联结力弱, 当与水接触时, 水可进入晶层之间,面晶层表面的可交换阳离子在水中解离扩散, 形成扩散双电层, 使片状结构表面带负电, 晶层之间相互排斥, 带负电的片状结构自行分开, 产生膨胀, 故蒙脱石属膨胀型粘土矿物, 粘土膨胀可引起地层渗透率降低。
高岭石、伊利石和绿泥石或因层间易形成氢键、联结紧密, 水不易进入层间, 或因阳离子交换容量很小, 水引不起膨胀, 一般地属非膨胀型粘土矿物。
在地层流体冲刷下, 非膨胀粘土可分散成片状微粒而运移, 进入地层孔隙, 堵塞喉道, 降低地层渗透率。
我国大多数油藏属砂岩油藏，也普遍含有粘土矿物。
通常当油藏含粘土5 ％～ 20 ％时，则认为它是粘土含量较高的油层。
如果在开发过程中措施不当，就会造成粘土矿物膨胀、分散和运移，从而堵塞地层孔隙结构的喉部，降低地层的渗透性，产生地层损害，堵塞地层孔道，导致地层渗透率的下降。
因此，对粘土含量高、水敏性强的储层，在钻井、固井、注水、压裂、酸化、修井和压井等任何工艺措施中，只要有水基工作液的侵入，都有可能引起水敏伤害。
油层保护中使用粘土稳定剂是保护水敏地层的有效手段。
粘土稳定剂是一种可以有效防止粘土矿物质的水化膨胀和分散转移的物质。
正确使用粘土稳定剂是防止粘土矿物对储层渗透率损害，提高油井产量的有效措施。
注水用粘土稳定剂FL-1的研制与应用
１３ 特性粘数的测定 ． 按国家标准 Ｂ ０ ．－１８《 Ｇ １０５ ９９ 聚丙烯酞胺理 ２ １
由表 １ 复合引发剂由氧化还原引发剂 可知， 和偶氮引发剂组成 ， 在聚合反应前期 ， 氧化还原引 发剂起主导作用， 后期偶氮引发剂起主导作用， 使 聚合反应 比较温和。采用复合引发剂时， 所获得 Ａ ／Ｍ共聚物的特性粘数很大， ４ ｍ ， ＭＴ 达１ ｕｇ相 ９ 对分子质量高， 使共聚反应易于控制。 ２２ 复合引发剂用ｆ的确定 ． 固定其他条件， 采用复合引发剂， 考察引发剂 用量对 Ａ ／Ｍ共聚物特性粘数的影响， ＭＴ 结果见 表２ 。从表 ２ 可看出， 随着引发剂用量增加， 特性 粘数增加， 当复合引发剂用量为 ０１ ．％时， 特性粘
对比井 砂岩 有效 配注 数／ 口 厚度／ 厚度／ 量／ ｍ ｍ 扩
加 ２
２ ６ ５．
实注 注水压 量／ 力／ Ｐ 扩 Ｍａ
６ ９
８１
实验 区 相邻 区
６． ５
６． ７
６ ８
８ ８
１ ５ ２． ９
１ ３ ３． ５
对回收率（ ＇＝ Ｒ ｘ ％． Ｒ） ， ， ０ Ｒ／ １ ０
表 ４ 岩芯滚动回收率试验结果
５ 【口 夕
卜匕
１９ ９２
２
１
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１勺 几ｊ
３４
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４ 结论
（） １选用氧化还原引发剂／ 偶氮引发剂作为复 由表 ４可知， 当粘土稳定剂 Ｆ Ｌ一１ 用量为 ０５ ．％时， 两次滚动回收率均大于 ８％， ０ 约为蒸馏
合引 发剂可以 合成特 性粘数 大于１ ｍ 的Ａ ／ ０ ｕｇ Ｍ ０
Ｔ Ｍ共聚物， 确定了最佳合成条件： 复合引发剂用
２０ 年 １ ０５ ０月
土壤固化剂介绍
(1)水的处理 从土壤固化过程来看，土壤中水分的存在对土壤固化具 有很大的负面影响。土壤中的水分包括游离水和结合水，其 中游离水以及通过物理吸附或表面剩余作用力吸附的水影响 土壤固化。由于水的存在,溶解了土壤中的盐类和土壤本身 部分带正电的活性成分，反过来促使水产生电离，形成的氢 氧根离子在土壤颗粒表面通过弱的化学作用吸附聚集，使得 土粒成为带负电的胶粒，进一步和土粒周围的阳离子形成双 电层结构，使得土壤变成溶胶体。这样的胶体具有一定的稳 定性，胶粒与胶粒之间锥持一定距离，主要是范德华力在起 维系土体的作用，所以土壤的强度比较差；即使在某种条件 下破坏了这种胶体结构，在饱水的环境里产生的也是松散的 絮凝，对土壤的强度并没有多少提高。所以为了固化土壤， 必须将土壤中的水除去，并且还要保证这种形成双电层和土 壤溶胶的过程不再发生。
(3)派酶大力浆 “派酶大力浆”是由美国国际酶制品有限公司研制的一 种棕色、无菌的液态复合生物酶浓浆，其既能催化土壤的固 结反应，又能改变土壤结构，是一种高效的生物酶类固化剂。 “派酶大力浆”能增加土壤密度，降低土壤膨胀系数，增强 土壤抗渗、防水和防冻性能，从而极大地提高土壤工程性能。 经过多年的发展，用“派酶大力浆”筑路已是一种成熟 的筑路技术，在美国、加拿大、墨西哥、澳大利亚等国家己 修建了几万公里的道路。
形态 施工工艺 效果
经济性
(3)高聚物类固化剂特点
固化机理 利用聚合物交联形成立体结构包裹和胶结土粒，或者利用表面活 性剂改变土粒表面亲水性质，形成有效的抗水能力，在土壤压实 的基础上，可以得到较好的抗压强度。 液体 平路喷洒稀释固化剂拌合压实保养 1.一般采用水溶液的形态与土壤混合，施工方便； 2.加人催化聚合成分或者直接利用土壤成分来实现交联，土壤早 期强度和后期稳定强度均可以满足要求； 3.适用的土壤类型比较多，适应性比较好； 4.抗水性能比较差，遇水强度急剧降低； 固化剂的掺人量较少，成本可以有较大幅度的降低。
【环保】新型环保型粘土稳定氯化胆碱
【关键字】环保新型环保型粘土稳定剂氯化胆碱唐佳（江苏碧隆化工实业有限公司）摘要：近两年来，石油钻井液在石油开采过程中，其产品组成中存在有毒有害物质，对于环境、土壤、地下水质的破坏引起人们极大的关注。
氯化胆碱是饲料添加剂的一种，所以他作为钻井液添加剂使用，对环境没有污染，产品可生物降解，价格低，且性能优，完全领先于目前钻井液的要求。
由于氯化胆碱属于小分子有机胺盐，可以促进低渗透油气田的开采，对目前页岩气的开采有很大的推进作用。
关键词：小阳离子；季铵盐；2-羟乙基三甲基氯化铵；氯化胆碱；粘土稳定剂The new environmental protection clay stabilizer choline chlorideTangjia(Jiangsu Be-long chemical industrial co., LTD)Abstract：in the past two years,the oil drilling composition products in the oil extraction process contain toxic and hazardous substances,aroused great concern for the desruction of the environment ,soil,underground water ed as a drilling fluid additives,Choline chloride has no pollution to the environment,and it is biodegradable,low in prices,also it has excellent performance and completely ahead of the drilling fluid requirments.Choline chloride belongs to the small molecule organic amine salt,thus it can promote the exploitation of low-permeability oil and gas fields, which is a great role in promoting the exploitation of shale gas.Keyword：Small cationic、quaternary ammonium salt、2 - hydroxyl ethyl trimethyl ammonium chloride、choline chloride、Clay stabilizer1 前言油气钻井过程中井壁不稳定是目前尚未完全解决的、严重制约油气钻探开发的主要技术难题之一。
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水， 用玻璃棒充分搅拌 -*./， 于水平面上静置 $)0， 读取防膨管中膨润土沉降体积 （见图 !） 。
$" 动态试验 流动实验装置主要由压力源 （液压泵、 氮气瓶） 、 中间容器、 岩心夹持器三部分组成。实验步骤包括： 将处理好的岩心放入动态实验流程中的岩心夹持器 中， 按照动态实验操作规程进行操作； 用 !( G -( 倍 孔隙体积的模拟地层水 （中原油田产出水， 矿化度 饱和岩心， 测定岩心的最 #!"$ H #() *’ @ >， ID J %"(） 初渗透率； 通 7( G #(( 倍孔隙体积的粘土稳定剂溶 液处理岩心； 用 !( G -( 倍孔隙体积的模拟地层水考 察粘土稳定剂溶液对岩心的损害情况； 通 !(( G -(( 倍孔隙体积的蒸馏水， 检验处理后岩心的水敏性情
结
论
（!） 通过室内评价和现场应用表明， ;% & +! 稳 定剂达到国内同类产品的先进水平。 （)） 该产品具有使用浓度低， 稳定粘土时间长， 施工运输方便， 原材料易得等优势。 （.） 该产品与油田增产增注用的化学药剂配伍 性好， 可作为油水井作业液中油层保护添加剂。 （2） 该产品与国内目前常用的稳定剂相比具有 成本低， 使用前景广阔的优点。
场应用 )( 口井， 工艺成功率 %""= ， 有效率 $+= ， 取得了明显的社会经济效益。 关键词： 固体； 粘土稳定剂； 研制； 性能评价； 现场应用
中图分类号： >-!+):)层油层保 护工作的急需， 我们设计开发了一中等分子量的多 季铵类粘土稳定剂。该产品分子结构通过控制一定 反应条件可使产品分子量均匀一致， 分子量大小可 按要求控制。此产品可以克服小分子类稳定粘土时 间短， 而超大分子不可进入地层的缺点。 本产品采用了特定分子设计方法， 使产品对粘 土稳定剂作用具有长期 （和聚季铵相当） 、 高效 （用量 较聚季铵低） 的特点。分子结构稳定， 完全可满足中 低渗透性地层各类作业的油层保护需要。另外， 本 产品为粉状固体， 使用、 运输等方面优于聚季铵类产 品。
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同浓度 （#"(, ） 不同粘土稳定剂膨胀率数据
12 3 (# B"BA ("7%456 3 7-# 7"(B ("7AB 895 3 (% A"$% #"($A 9C5 3 #A")# #"()% :; 3 (# A"A! #"(A7
图% 生产工艺流程图
反应原理及生产设备
%: 反应原理 将原料 ? （多卤代烃） 和@ （三甲胺） 在一定压 力、 温度下， 反应一定时间生成中间体 A， 然后将中 间体 A 与原料 B （三乙烯四胺） 再次反应就得到产品 再经 - 和副产物 C。除去副产物 C 得到所需产品 -， 成粒工艺得 DE # "%。 !: 生产工艺 在反应釜中首先加入原料 @， 然后在一定条件 下， 一定时间内加入原料 ?， 反应完成后再加入 B 反 应一定时间。反应完毕在真空下脱除反应介质水， 浓缩一定程度后， 用热过滤除去副产物 C （晶体） 。 将溶液冷却结晶， 再过滤分离得大粒状固体， 母液循 环浓缩， 再大粒粉碎即得最终产品 （见图 %） 。
表!
配 方
性能评价
#" 静态试验 #"# 防膨管试验 取 % 支防膨管， 编号为 # 、 分别加 $ …… % ， & & 入 #’ 膨润土 （精确到 ("(#） 。# 、 $ 防膨管中加入
& & &
配伍性试验数据
现 象
#, 12 3 (# E -, D5+ #, 12 3 (# E #(, D5+ #, 12 3 (# E #-, D5+ #, 12 3 (# E 浓缩酸 #, 12 3 (# E 压裂液 #, 12 3 (# E 土酸
图!
反应设备流程图
(: 生产设备
万方数据
・ -% ・ !"# 主要生产设备
钻
采
工
艺
$((# 年
反应釜一台， 加料罐二台， 真空泵一台， 过滤器 一台， 粉碎机一台， 以及各设备的附件， 辅助设备。 !"$ 反应流程 （见图 $）
在盛有浓度为 #, 12 3 (# 稳定剂溶液的 % 支 分 别 加 入 -, 、 $-*+ 比 色 管 中， #(, 、 #-, D5+ 和 压裂液， 放置 )0， 观察 #$, D5+ E !, DF 以及浓缩酸、 有无沉淀、 分层、 混浊现象 （见表 ! ） 。试 验 结 果 表 明， 12 3 (# 与酸液及压裂液有良好的配伍性。
（技审： 施恩刚； 编辑： 黄晓川）
万方数据
!"#"$%&’"() *(! *&&$+,*)+%( %- * (". )/&" %- 0%$+! ,$*/ 0)*1+$+2"3
. !"# $%&’()*! "#$ %&’() *+#,$-（ ! / %0+#,12"#, 34564-5$ 345 78+$29:4+# ;#,4#--84#, <-90#+5+,1
参 考 文 献
［!］（日） 须藤俊男 " 粘土矿物学 " 北京： 地质出版社， !(-!" ［)］（美） 等著 " 康德 4=>?6@A 8， B>CDC3=<@E， F@DD@1? ;" GCA1@， 泉， 等译 " 油藏增产措施 （增订本） 石油工业出 " 北京： 版社 "!((!（/） " ［.］ 赵福麟 " 采油用剂 " 山东东营： 石油大学出版社， !((0"
溶液呈透明状， 无沉淀、 无反应发生。 溶液呈透明状， 无沉淀、 无反应发生。 溶液呈透明状， 无沉淀、 无反应发生。 溶液呈透明状， 无沉淀、 无反应发生。 溶液呈透明状， 无沉淀、 无反应发生。 溶液呈透明状， 无沉淀、 无反应发生。
)(*+ 煤油， ! 、 ) 防膨管中加入 )(*+ 浓度为 #, 的 粘土稳定剂溶液， -& 、 % & 防膨管中加 入 )(*+ 蒸 馏