有机粘土稳定剂_粘土稳定剂有没有利润_压裂粘土稳定剂有毒吗

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。但是，随着人们对无机盐类粘土稳定剂的认识的逐渐加深，认为无机盐类粘土稳定剂在长效性（无机盐是非永久性粘土稳定剂，当其浓度减少到一定程度时稳定粘土的作用就会消失）、加大地层的矿化度、对地层的伤害等方面存在着非常明显的缺陷。

鉴于此类缺陷便有研究人员研究出了无机阳离子聚合物粘土稳定剂[2] [6]，其机理是三价和三价以上金属离子（如Al3+，Cr3+，Ti4+）在水中解离出多核羟桥络离子，这种络离子具有很高的正电价并且结构与粘土相似，能紧密吸附在粘土表面上，减少粘土表面的负电性。无机阳离子聚合物稳定粘土的有效期比无机盐长，但不耐酸，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层。

2.有机季铵盐聚合物的粘土稳定剂

而对于有机季铵盐聚合物的粘土稳定剂，该产品是一种有机阳离子聚合物的混合物，分子链节含有多个阳离子基团，能以网络形式强力吸附在粘土的交换点上，并通过分子间力和氢键力等作用，牢固吸附在粘土表面[3]。该产品具有明显防止储层中粘土矿物水化膨胀和分散运移的作用，使油田注水的视吸水指数大幅度提高。产品分子量适当，可适用于高渗和低渗油气层，并且其独特的刚性结构，能进入粘土矿物层间，在多种化学力的作用下，达到高效稳定作用。如胜利油田针对滨海地区地质所研制的[4]，合成工艺步骤包括：丙烯酰胺单体聚合，同甲醛进行羟甲基化反应，继而同多胺化合物进行缩合和季铵化反应，生成物为阳离子在支链上的聚合物。稳定粘土的机理是：聚合物通过阳离子多点吸附在粘土表面，中和粘土表面的负电荷，消除电斥力，使粘土晶层处于压缩状态；聚合物长链对粘土颗粒的束缚和包被作用使其免受水的侵害和冲刷。平均增产有效期为218天，最长达717天；水井施工19井次，平均增注有效期为200天，最长达681天，生产和经济效益显著