本發(fā)明涉及油田處理劑，具體涉及一種石油抗菌型粘土穩(wěn)定劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、進(jìn)行油田開采時(shí)，需要在鉆井、壓裂、注水等施工環(huán)節(jié)加入粘土穩(wěn)定劑，從而保護(hù)儲(chǔ)層粘土，維持粘土致密鏈接，且保證多孔存在使油流通過，粘土最主要的變化是指水化膨脹，由于粘土顆粒與水接觸發(fā)生水化作用，導(dǎo)致其體積增大，在石油氣田鉆井、注水開采以及水力壓裂等過程中，鉆井液會(huì)使得粘土膨脹，造成鉆頭泥包、井壁不穩(wěn)以及底層堵塞的問題發(fā)生，產(chǎn)生一些列的改變與酸化，且在儲(chǔ)層開發(fā)過程中以蒙脫石與高嶺石為主，具有較強(qiáng)的水化膨脹的特點(diǎn)，因此常用粘土穩(wěn)定劑，粘土帶有負(fù)電荷，產(chǎn)生斥力，使水分子進(jìn)入粘土礦物的晶層之間，穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)中的陽離子與粘土表面負(fù)電荷作用，在作用時(shí)與水發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，使得水與粘土不結(jié)合，從而穩(wěn)定粘土的化學(xué)物質(zhì)，減少水化作用對(duì)粘土的影響。

2、而現(xiàn)有粘土穩(wěn)定劑經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用與發(fā)展，具體為無機(jī)鹽、有機(jī)陽離子聚合物以及有機(jī)銨等三種防膨抑制原理進(jìn)行作用的穩(wěn)定劑，其中無機(jī)鹽的長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)對(duì)地層造成較大傷害，且無機(jī)鹽與陰離子結(jié)合后產(chǎn)生的不溶物沉淀會(huì)對(duì)井壁、管件以及輸油管造成破壞，通過電化學(xué)效應(yīng)腐蝕管線，降低了管線壽命，且單純的無機(jī)鹽穩(wěn)定劑不耐沖刷，吸附性弱。

3、為了增強(qiáng)穩(wěn)定性與使用壽命，使用大分子接枝有機(jī)陽離子制備的聚合物穩(wěn)定劑，溶于水后電離出有機(jī)陽離子基團(tuán)與粘土層表面的金屬陽離子進(jìn)行取代，減少層間斥力，因取代后屬于較強(qiáng)鏈接，陽離子表面活性劑與粘土結(jié)合較穩(wěn)定，可以較長(zhǎng)時(shí)間的維持粘土的穩(wěn)定性，使用量也較少，但是該聚合物穩(wěn)定劑易與陰離子助劑發(fā)生反應(yīng)而失活，因此在復(fù)雜環(huán)境下使用較少。

4、季銨鹽有機(jī)陽離子表面活性劑具有更強(qiáng)的靜電吸附作用，具有多點(diǎn)吸附的特點(diǎn)，用量小，吸附性強(qiáng)，但是銨鹽不耐高溫，易與環(huán)境中的oh-結(jié)合，且在注水開采及壓裂過程中經(jīng)常使用瓜爾膠類強(qiáng)堿體系，造成銨鹽失效，其中一價(jià)陽離子銨類穩(wěn)定劑對(duì)于溫度的抗性較差，易分解出nh3，氣體有毒耐受性不好，而過大分子量的聚合物季銨類粘土穩(wěn)定劑雖然吸附位點(diǎn)多，能較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定粘土，但是分子量較大，不能穿透進(jìn)入粘土層間，只能吸附于粘土表面，因此對(duì)于膨脹性較強(qiáng)的粘土，其穩(wěn)定效果不如小分子季銨類穩(wěn)定劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中季銨類粘土穩(wěn)定劑的穩(wěn)定性差，易受到溫度與堿性環(huán)境的影響而脫離粘土的分子間層，小分子粘土穩(wěn)定劑依附性較差，大分子的穩(wěn)定劑中季銨鹽陽離子難以作用于粘土間層，本發(fā)明提供一種石油抗菌型粘土穩(wěn)定劑及其制備方法，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

2、一種石油抗菌型粘土穩(wěn)定劑，該抗菌型粘土穩(wěn)定劑由20-40份緩釋中和液與60-80份的穩(wěn)定因子液混合得到，所述緩釋中和液包括聚乙烯吡咯烷酮、陽離子金屬釋放顆粒以及還原劑；

3、所述穩(wěn)定因子液包括4-6份的穩(wěn)定因子、2-7份的去離子水、1-3份的冰乙酸、5-8份的聚醚多元醇以及3-5份的氫氧化鉀溶液；

4、所述穩(wěn)定因子由葡萄糖酸內(nèi)脂、有機(jī)多胺以及長(zhǎng)鏈二元酸反應(yīng)得到。

5、本技術(shù)使用的穩(wěn)定因子液這一組分中，穩(wěn)定因子作用于粘土分子間層，葡萄糖五元環(huán)具備大量的羥基，可以插入到粘土層間，在五元環(huán)分子鏈層的兩邊均以氫鍵連接于粘土分子上，而有機(jī)多胺作為內(nèi)部穩(wěn)定粘土間層不受外來陰離子的主要物質(zhì)，防止水分子向粘土內(nèi)部擴(kuò)散，保證粘土結(jié)構(gòu)間結(jié)合力不會(huì)下降，粘土原有緊密的結(jié)構(gòu)不受到破壞，而長(zhǎng)鏈二元酸，一端連接于葡萄糖五元環(huán)的一側(cè)，另一端長(zhǎng)鏈位于粘土分子層外部，可以與緩釋中和液中的組分形成氫鍵連接，其中緩釋中和液具有聚乙烯吡咯烷酮，包覆有陽離子金屬釋放顆粒，能夠在粘土環(huán)境下持續(xù)的釋放金屬陽離子，但是單一的聚乙烯吡咯烷酮具有酰胺基，會(huì)有一定的水化作用，對(duì)水環(huán)境友好，包覆陽離子金屬釋放顆粒后，易被酸堿環(huán)境下的水流沖刷掉，因此利用長(zhǎng)鏈二元酸另一端的羧基與聚乙烯吡咯烷酮的酰胺基進(jìn)行作用，通過氫鍵產(chǎn)生連接，從而穩(wěn)定的保持緩釋中和液有效成分的存在。

6、進(jìn)一步的，所述緩釋中和液也還包括非離子型氟碳表面活性劑，按重量計(jì)所述非離子型氟碳表面活性劑的添加量為緩釋中和液3-10％，所述非離子型氟碳表面活性劑由全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧壬酰氯與長(zhǎng)鏈醇反應(yīng)得到。

7、本技術(shù)在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，緩釋中和液的聚乙烯吡咯烷酮呈現(xiàn)液態(tài)，為了能夠較強(qiáng)的保護(hù)陽離子金屬釋放顆粒的完整性，不被環(huán)境中的酸與堿性物質(zhì)過快侵蝕，通過外加非離子型氟碳表面活性劑，減少了陽離子金屬釋放顆粒與水的接觸，其中非離子型氟碳表面活性劑上，f-c基是氟代烷基，不僅具備優(yōu)異的表面活性，也能夠抵抗多種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，可以疏油疏水，且其穩(wěn)定性較強(qiáng)，高溫下同時(shí)保持性能與穩(wěn)定性，且氟代烷烴具備一定的抗菌效果，因此在使用聚乙烯吡咯烷酮在油田開采這一環(huán)境下也能夠抑制外來有害菌的生長(zhǎng)，防止微生物對(duì)聚乙烯吡咯烷酮的侵蝕。

8、加入聚醚多元醇便于穩(wěn)定因子進(jìn)入粘土分子間層。

9、進(jìn)一步的，所述長(zhǎng)鏈醇的碳原子數(shù)量為3-8個(gè)。

10、進(jìn)一步的，所述陽離子金屬釋放顆粒為羥基鋁、硝酸銀、硝酸銅、氯化鎂、氫氧化鉻中的一種。

11、進(jìn)一步的，所述還原劑為硼氫化鈉、水合肼或次亞磷酸鈉中的一種，所述還原劑的與所述陽離子金屬釋放顆粒的摩爾比為1-3:3。

12、進(jìn)一步的，該抗菌型粘土穩(wěn)定劑包括緩釋中和液穩(wěn)定液的制備以及穩(wěn)定因子液的制備，所述穩(wěn)定因子的制備方法如下：

13、將有機(jī)多胺與葡萄糖酸內(nèi)酯反應(yīng)結(jié)合，得到反應(yīng)物a，然后再將反應(yīng)物a與長(zhǎng)鏈二元酸混合反應(yīng)，反應(yīng)物中羥基與長(zhǎng)鏈二元酸的羧基比為3：1-2，得到反應(yīng)物b，再將反應(yīng)物b與對(duì)羥基肉桂酸反應(yīng)，得到穩(wěn)定因子，所述對(duì)羥基肉桂酸酯的與所述長(zhǎng)鏈二元酸的摩爾比為1:1。

14、本技術(shù)在制備穩(wěn)定因子的過程中，在葡萄糖與月桂酸為原型的結(jié)合中發(fā)現(xiàn)，甲基端對(duì)疏水效果的提升有著一定的局限性，僅依靠?jī)?nèi)部“粘黏”粘土分子層與外部疏水長(zhǎng)鏈的作用，對(duì)粘土膨脹的抑制率僅達(dá)到了60-70％，因此對(duì)于進(jìn)一步的抑制粘土膨脹，本技術(shù)使用的是長(zhǎng)鏈二元酸，具備有兩個(gè)端羧基，一端與葡萄糖鏈接后，另一端與對(duì)羥基肉桂酸進(jìn)行酯化形成的反應(yīng)物a，因此長(zhǎng)鏈二元酸在遠(yuǎn)離葡萄糖的一端具備著苯環(huán)與羧基，苯環(huán)上分布著不對(duì)稱的電子云，因此具備較強(qiáng)的疏水能力，而甲基烷烴上的電子云密度相對(duì)較為均勻，因此疏水性較弱，苯環(huán)靠近的這一段羧基，不僅能夠提供較強(qiáng)的疏水性，對(duì)于聚乙烯吡咯烷酮的酰胺基也有這隔絕水分子的效果，減少聚乙烯吡咯烷酮的水化。

15、葡萄糖五元環(huán)位于粘土間層，長(zhǎng)鏈二元酸的長(zhǎng)鏈位于粘土間層外部的粘土表面，其中肉桂酸上的苯環(huán)形成疏水結(jié)構(gòu)，其端部的羧基能夠與聚乙烯吡咯烷酮上的?；浜希纬缮倭繗滏I連接。

16、進(jìn)一步的，所述有機(jī)多胺包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺中的一種，所述長(zhǎng)鏈二元酸為十碳二元酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸或十八碳二元酸中的一種。

17、進(jìn)一步的，所述緩釋中和液的制備步驟如下：

18、將聚乙烯吡咯烷酮置于水中，形成聚乙烯吡咯烷酮水溶液，再將陽離子金屬釋放顆粒的鹽溶液加進(jìn)聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，攪拌反應(yīng)后滴加還原劑，直至溶液變色完成反應(yīng)。

19、進(jìn)一步的，所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液的濃度為1-4％，所述聚乙烯吡咯烷酮與所述陽離子金屬釋放顆粒的重量比為5:2-3。

20、本技術(shù)的石油抗菌型粘土穩(wěn)定劑能夠應(yīng)用于各種環(huán)境下的石油開采。

21、本發(fā)明的有益效果為：

22、1、本技術(shù)在使用了粘土穩(wěn)定劑的基礎(chǔ)上還使用了緩釋中和液，緩釋中和液的陽離子在少量水的作用下緩慢向外排出，并與粘土層間表面的陰離子結(jié)合，防止粘土層的擴(kuò)散，有效增強(qiáng)了小分子粘土穩(wěn)定劑對(duì)抗陰離子的能力，且分子間僅依靠羧基與酰胺基之間的氫鍵連接，不影響小分子粘土穩(wěn)定劑對(duì)粘土片層的插入，能夠極強(qiáng)抑制粘土膨脹。

23、2、本技術(shù)在使用緩釋中和液的基礎(chǔ)上改造了現(xiàn)有糖苷基粘土穩(wěn)定劑，使其分子長(zhǎng)鏈上帶有苯環(huán)以及羧基，其中羧基增強(qiáng)了緩釋中和液的連接作用，而苯環(huán)增強(qiáng)了疏水性，且苯環(huán)位置距離羧基連接部位較近，可以在空間上對(duì)羧基與酰胺基進(jìn)行影像，增加了疏水性的同時(shí)保護(hù)了聚乙烯吡咯烷酮，使其形成緩釋效果，從而長(zhǎng)效形成粘土穩(wěn)定。