高效粘土稳定剂合成2

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1、粘土稳定剂的合成与发展1无机盐类粘土稳定剂无机盐类：该类粘土稳定剂货源广、价格低、使用维护简单，但它只能暂时防膨粘土颗粒，当油层环境变化时，该类粘土稳定剂发生阳离子交换，使粘土恢复至原来的水敏状态，另外，这类粘土稳定剂不可能像聚合物那样产生多点吸附，因此对防止粘土运移效果不明显。该类粘土稳定剂主要用在钻井、压裂、酸化等作业中。主要由钠盐（NaCl）、钾盐（KCl）、铵盐（NH4Cl）等。无机盐类粘土稳定剂的防膨机理：无机盐类在水中可以电离出阳离子，中和粘土所带负电荷，消除粘土矿物晶层间负电荷的斥力，使水分子难以进入粘土矿物的晶层间，防止粘土的水化膨胀、分

2、散运移，保护了油气层。金属离子与粘土矿物晶层吸引力越大，防膨性能越好。粘土的防膨性主要取决与金属离子的性质，种类和水化能力等。价数高的金属离子与粘土矿物晶层的吸附能力强；对于同价金属离子来说，离子水化半径越小与粘土矿物晶层的吸附能力越大，越易被吸附到粘土矿物晶层上面去。无机多核聚合物：目前，油田上用于粘土稳定剂的多核羟桥络离子主要有两种：羟基铝和羟基锆。多核羟桥络离子类粘土稳定剂可作为长效粘土稳定剂使用，能消除微粒运移和粘土水化膨胀的危害，能处理大面积的储层，但耐酸性差，货源不充分，价格偏高[8]。2阳离子表面活性剂类粘土稳定剂阳离子表面活性剂类型的粘土

3、稳定剂一般为季铵盐阳离子表面活性剂，目前发展较好的为Gemini阳离子表面活性剂。季铵盐阳离子表面活性剂粘土稳定剂的防膨机理[9]：当季铵盐类阳离子表面活性剂溶于水中后，可分解出负离子CI-和Br-和阳离子基团。季铵盐与其它组分共同作用后包围粘土颗粒，在粘土颗粒表面形成吸附膜。季铵盐的阳离了极性端占据的空阻很大，可以深入到扩散双电层内部，直接与粘土颗粒表面的水合负电层产生静电吸附，造成少量的分了占据很大的表面积。同时由于季铵盐的分了远大于液相中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子，空间效应造成了吸附双电层的加厚，相当于延长了水分子与粘土矿物表面之间极

4、性作用的距离，水分子在粘土颗粒表面的吸附大为降低。一般稳定剂的尾部为非极性的烃类，根据相似相容原理，其具有很强的憎水性，在稳定剂膜吸附的部位，基本不能吸附水分子因此，添加稳定剂后，通过阻止水分子与粘土颗粒的接触而抑制粘土膨胀。另外，通过主剂与其它添加剂的协同作用，也可阻止粘土微粒的运移，抑制一次堵塞，降低储层的速敏程度。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。阳离子表面活性剂吸附在粘土颗粒表面时，阳离子基团的有机尾部伸向空间，形成一层而被油润湿的有机吸附层，这样水就不能湿润粘土，更不能使粘土水化，膨胀。分散，运移。当

5、阳离子有机基团有足够的链长时，就阻止其他阳离子取代它，因而阳离子表面活性剂对粘土的防膨性具有较长的持久性。但是，阳离子表面活性剂能使油气层转变成亲油，使油的相对渗透率平均降低40％，使油气井产量降低，因此在使用阳离子表面活性剂作粘土稳定剂时，要认真选择，否则可能引起相反的后果。以下对目前发展较好的Gemini阳离子表面活性剂进行简单论述。Gemini阳离子表面活性剂由于在水中可以解离出有表面活性的阳离子，能吸附在粘土颗粒的表面上中和粘土颗粒上的负电荷，因此Gemini阳离子表面活性剂也能做粘土稳定剂。Gemini阳离子表面活性剂溶于水后都电离出有机阳离子

6、基团，这些有机阳离子基团可取代粘土晶层表面的K+、Na+、Ca2+等金属阳离子而吸附到粘土颗粒的表面上，另外，阳离子表面活性剂分子可以通过分子间力及形成氢键吸附在粘土颗粒的表面上。阳离子表面活性剂吸附在粘土颗粒的表面以后，阳离子的有机尾部伸向空间，形成一层亲油憎水的吸附层，将水和粘土分开，同时被吸附的阳离子中和了粘土表面的负电荷，减少晶层之间的斥力，从而避免了粘土颗粒的水化、膨胀、分散、运移。当阳离子表面活性剂的有机基团链较长时，就阻止其它阳离子进入吸附的中心，使吸附在粘土颗粒表面上的阳离子表面活性剂不会被其它阳离子取代。阳离子表面活性剂防膨粘土的效果优

7、于KCl，而且长期持久，但其最大的缺点是能使储层的水润湿性变为油润湿性，可使水的相对渗透率下降。Gemini阳离子表面活性剂研究现状：Gemini阳离子型表面活性剂，其分子结构一般由三个部分组成。一是疏水基，由两条或两条以上长链脂肪烃组成，一般位于分子的两端；二是亲水基，包含两个季铵正离子；三是连接基，位于分子的中间，起到连接两个亲水基的作用。人们对此类化合物的研究主要集中在改变连接基和疏水基的结构，探索结构对其物理化学性质的影响。连接基团根据水溶性可分为亲水性的和疏水性的，根据挠曲性可分为刚性基团和柔性基团。连接基团的位置、结构、长短及性质对该类表面活

8、性剂的物化性能有较大的影响。一般说来，连接基团应靠近亲水基，当连接基团远离亲水基