[发明专利]一种聚合物-离子液复合粘土稳定剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油工业粘土稳定剂的聚合物-离子液复合物及其合成方法。

技术背景

随着油田的不断勘探开发，对储层的保护越来越重要。粘土矿物广泛存在于油藏储层中，在开发过程中如果不采取适当的措施，就会造成粘土矿物的水化膨胀和分散运移，堵塞孔隙、吼道，降低渗透率，损害储层。为了减轻对储层的损害，必须使用化学处理剂稳定地层中的粘土矿物。

目前，国内外常用的粘土稳定剂大致有以下几类(J.Swenson,M.V.Smalley,H.L.M.Hatharasinghe,et al.Interlayer Structure of a Clay-Polymer-Salt-Water System.Langmuir[J].2001,17(13):3813-3818.)：(1)无机盐类：如：KCl、NaCl、CaCl₂等。这类粘土稳定剂主要优点为廉价易得，但是不耐冲刷，而且不能产生多点吸附，因而不能广泛应用(E.S.Boek,P,V,Coveney,N.T.Skipper.Monte Carlo Molecular Modeling Studies of Hydrated Li⁺,Na⁺,and K⁺Smectites:Understanding the Role of Potassium as a Clay Swelling Inhibitor[J].J.Am.Chem.Soc.,1995,117(50):12608-12617；Penner D,Ladaly G.Influence of Organic and Inorganic Salts on the Coagulation of Montmorillonite Dispersions[J].Clays and Clay Minerals,2000,48(2):246-255.)；(2)阳离子表面活性剂：其吸附作用强，可抗水冲洗，但是会使储层变为亲油性，降低油气相的相对渗透率，因此不能作为有效的粘土稳定剂而应用(JhonK.Borchardt,Duncan,Okla.Methods of minimizing fines migration in subterranean formations.US4536304,1985(02))；(3)有机阳离子聚合物：以季铵盐型为主。这类粘土稳定剂使用范围广，稳定效果好，有效时间长，既能抑制粘土的水化膨胀又能控制微粒的分散运移，且抗酸、碱、油、水的冲洗能力都较强，因而得到广泛应用，如：聚三甲基烯丙基氯化铵(PTMAAC)(Kozak M,Domka L.Adsorption of the Quaternary Ammonium Salt on Montmorillonite[J].Journal of Physics and Chemistry of Solid,2004,65(2):441-445.)。

研究表明：磷酸基团的引入可以增加聚合物的水溶性，同时P—C键具有较高的化学稳定性，又可增加聚合物在高温地层的稳定性(苟绍华,苟光俊,叶仲斌.一种三元共聚物磷酸盐的合成及性能研究[J].化学研究与应用,2011,23(8):998-1000.)；离子液通常由特定的有机阳离子和无机阴离子构成，具有不挥发性、较好的热稳定性、蒸汽压低、不可燃、溶解能力强和导电能力好等优点。将聚合物与离子液进行复合反应，制备的聚合物-离子液复合物具有较好的耐温性能和较高的机械稳定性(Shalu,S.K.Chaurasia,R.K.Singh,S.Chandra.Thermal Stability,Complex Behavior,and Lonic Transport of Polymer Gel Membranes Based on Polymer PVDC-HFP and Lonic Liquid,[BMIM]BF₄.The Jornal of Physical Chemistry B,2013,117,897-906.)。基于此，我们拟设计合成一种含磷酸基团的(1-二甲氨基)-烯丙基膦酸与丙烯酸、丙烯酰胺共聚的三元共聚物AA/AM/DMAAPA，将这种三元共聚物与离子液1-乙基-3-甲基咪唑氟硼酸盐[EMIM]BF₄在一定条件下反应，制备一种聚合物-离子液复合物AA/AM/DMAAPA-[EMIM]BF₄。

发明内容