本發明涉及采油工程，具體涉及一種共聚物及其制備方法與應用及粘土穩定劑。

背景技術：

1、在石油開采過程中，為了保持地層壓力，通常采用注水開發。油氣層注水后，水與地層中的粘土礦物接觸，導致粘土礦物水化膨脹、分散和運移，從而堵塞地層空隙結構的喉部，導致地層滲透率降低，產生地層損害。在膨脹過程中，粘土把水吸收進入到晶體結構中，導致其體積增加，從而堵塞地層孔道；粘土礦物在運移過程中會被外來液體分散，或被產出液體攜帶，以致在空隙喉道處形成橋阻或節流點，從而降低了地層的滲透率。地層滲透率降低后，注水壓力升高較快，注水困難，甚至導致無法注水，從而降低水驅效果，進而影響到原油產量及油田的采收率。對于這類型粘土礦物含量高、水敏性強的儲層，在鉆井、完井、射孔、酸化、壓裂、注水、采油、提高采收率等工藝措施中，只要有水基工作液的注入，都有可能會引起水敏傷害。因此對于儲層粘土礦物中存在的這類潛在損害，行之有效的方法是在注水或轉注水之前，先注入粘土穩定劑進行前緣保護。

2、粘土穩定劑根據化學組成的不同可以分為四大類，即無機鹽和無機堿類，無機聚合物類，陽離子表面活性劑類和有機陽離子聚合物類。目前應用最廣泛的是有機陽離子聚合物類的聚季銨鹽類粘土穩定劑。聚季銨鹽類粘土穩定劑雖然具有良好的防膨性能，但存在兩方面的缺點：(1)聚季銨鹽類粘土穩定劑分子量較大，不適用于低滲透油藏；(2)分子鏈上帶有大量的正電荷，與陰離子聚合物配伍性差。

3、cn115232016a公開了一種粘土穩定劑溶液及其制備方法，該粘土穩定劑通過二甲胺與氯化芐進行叔胺化反應制備n,n-二甲基苯胺中間體，然后再與環氧丙基三甲基氯化銨進行季胺化反應得到，該粘土穩定劑具有兩個n+，可同時吸附粘土，具有一定的防膨效果，但該粘土穩定劑不僅吸附點位少，且正電荷含量高，與驅油過程中用的陰離子表活劑、陰離子聚合物和酸化壓裂液配伍性差。

4、cn116120547a公開了一種粘土穩定劑及其制備方法，該粘土穩定劑主鏈含有較多的季銨鹽陽離子，正電荷較多，可以同時與多個粘土顆粒發生吸附，形成多點吸附，抑制粘土的水化膨脹，活動自由度大，對于粘土顆粒的分散運移有著強烈的控制作用，具有很強的耐水洗性，可以在粘土顆粒表面形成致密的水化膜，能夠阻止和延緩水分子與粘土表面接觸，起到防止粘土水化膨脹目的，但該粘土穩定劑分子量大，容易堵塞低滲透孔道，并且正電荷含量更高與驅油過程中用的陰離子表活劑、陰離子聚合物和酸化壓裂液配伍性差。

5、cn105198757a公開一種小陽離子雙季銨鹽粘土穩定劑及其制備方法，以環氧氯丙烷、小分子叔胺和鹽酸為原料制備，該粘土穩定劑正電荷密度高，具有良好的穩定性及粘土膨脹抑制能力，但與驅油過程中用的陰離子表活劑、陰離子聚合物和酸化壓裂液配伍性差。

6、cn114716985a公開了一種小陽離子低聚防膨季銨鹽粘土穩定劑及其制備方法，小陽離子低聚防膨季銨鹽粘土穩定劑由多羥基季銨鹽水溶液和環氧丙烷組成，該小陽離子低聚防膨季銨鹽粘土穩定劑具有阻止粘土吸水膨脹、對粘土顆粒進行架橋和束縛、阻止其運移的效果，但粘土穩定劑分子量大，容易堵塞低滲透孔道，并且與驅油過程中用的陰離子表活劑、陰離子聚合物和酸化壓裂液配伍性差。

7、因此，亟需開發一種具有多個吸附點位且帶有適量正電荷的共聚物。

技術實現思路

1、本發明的目的是為了克服現有技術存在的共聚物作為粘土穩定劑吸附點位少、配伍性差、耐溫性差、防膨性能差和耐水洗性差的問題，提供一種共聚物及其制備方法與應用及粘土穩定劑。

2、為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種共聚物，其中，所述共聚物含有式i所示的結構單元a、式ii所示的結構單元b和式iii所示的結構單元c：

3、

4、其中，r為甲基和/或乙基；且結構單元a：結構單元b：結構單元c的摩爾比為(10-20):(60-350):(5-10)。

5、本發明第二方面提供一種共聚物的制備方法，其中，所述該方法包括：

6、在水和引發劑的存在下，將上述多元胺丙烯酸酯、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨進行聚合反應，得到所述共聚物；其中，多元胺丙烯酸酯、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨的摩爾比為(10-20):(60-350):(5-10)。

7、本發明第三方面提供上述制備方法制得的共聚物。

8、本發明第四方面提供上述共聚物在油田采油和酸化壓裂中的應用。

9、本發明第五方面提供一種粘土穩定劑，所述粘土穩定劑含有上述共聚物；

10、優選地，所述粘土穩定劑中，所述共聚物的含量為0.5wt％-2wt％。

11、通過上述技術方案，本發明提供的一種共聚物及其制備方法與應用及粘土穩定劑獲得以下有益的效果：

12、(1)本發明提供的共聚物，其結構式中含有多個胺基，其作為粘土穩定劑，不僅能夠插入到粘土的片層結構中，嵌入到氧原子形成的六角環中，而且能夠形成多點吸附；其結構式中含有n+基團，使其電荷密度適中，一方面，能夠“中和”粘土晶層間以及粘土表面的負電荷，從而減小了晶層和顆粒間的斥力，使得晶層收縮而不易水化；另一方面，能夠與陰離子聚合物具有良好的配伍性，從而使該粘土穩定劑具有優異的配伍性(與土酸、壓裂液和陰離子聚合物的配伍性均為無分層、沉淀和懸浮)、耐溫性(耐溫可達到350℃)、防膨性能(室溫防膨率為90.03-92.67％和350℃的防膨率為85.14-88.75％)和耐水洗性(耐水洗率為95.01-98.50％)；其分子量適中，從而不會對低滲透地層造成堵塞；

13、(2)本發明提供的共聚物的制備方法，簡化操作條件和工藝流程，便于工業化生產。

技術特征：

1.一種共聚物，其特征在于，所述共聚物含有式i所示的結構單元a、式ii所示的結構單元b和式iii所示的結構單元c：

2.根據權利要求1所述的共聚物，其中，所述共聚物的粘均分子量為0.5萬-3萬。

3.一種共聚物的制備方法，其特征在于，所述該方法包括：

4.根據權利要求3所述的制備方法，其中，所述多元胺丙烯酸酯的制備方法包括以下步驟：

5.根據權利要求4所述的制備方法，其中，步驟1)中，所述多元醇選自三(羥甲基)乙烷和/或三(羥甲基)丙烷；

6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其中，步驟1)中，所述多元醇與丙烯酸的摩爾比為1:(1-1.5)；

7.根據權利要求4-6中任意一項所述的制備方法，其中，步驟2)中，所述多元醇丙烯酸酯與氨氣的摩爾比為1:(10-20)，所述氫氣的分壓為1.5mpa-3mpa；

8.根據權利要求3-7中任意一項所述的制備方法，其中，所述引發劑為過硫酸銨、偶氮二異丁脒鹽酸鹽和水的混合物；

9.一種權利要求3-8中任意一項所述的制備方法制得的共聚物。

10.一種權利要求1或2和9中任意一項所述的共聚物在油田采油和酸化壓裂中的應用。

11.一種粘土穩定劑，其特征在于，所述粘土穩定劑含有權利要求1、2和9中任意一項所述的共聚物；

技術總結
本發明涉及采油工程技術領域，公開了一種聚合物及其制備方法與應用、粘土穩定劑。所述共聚物含有式I所示的結構單元A、式II所示的結構單元B和式III所示的結構單元C，其中，R為甲基和/或乙基；且結構單元A：結構單元B：結構單元C的摩爾比為(10?20):(60?350):(5?10)。本發明提供的聚合物，通過多元胺丙烯酸酯、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨進行聚合反應得到，其作為粘土穩定劑，使該粘土穩定劑具有優異的配伍性、耐溫性、防膨性能和耐水洗性；其分子量適中，從而不會對低滲透地層造成堵塞；本發明提供的聚合物的制備方法，簡化操作條件和工藝流程，便于工業化生產。

技術研發人員：逯貴廣,王康,魏開軒,駱慧,王騰月
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28