季铵盐粘土稳定剂
低聚季铵盐型黏土稳定剂的合成与性能评价量
编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ 温度／℃ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ６ ５ ７ ０ ７ ５ 收率 ， ％ ２ ４ ３ ３ ５ ２ ６ ４ ７ ３ ７ ７ ７ ７． １
式中 ： Ｂ１ 为防膨率 ； Ｖ１ 为 膨 润 土 在 不 同 浓 度 黏 土 稳定剂溶液中的膨胀体积 ； Ｖ２ 为膨润土在水中的 膨胀体积 ； Ｖ０ 为膨润土在煤油中的膨胀体积 。
由图 ２ 可以 看 出 ： 黏土稳定剂在质量分数为 而 大 于 约 １． ０． ５％ ～１． ５％ 时 缩 膨 率 急 增 ， ６％ 时 在 １． 缩膨率反而呈下降趋势 ， ４％ ～１． ６％ 效 果 最 佳 。 此 黏 土 稳 定 剂 在 １． ５％ 时 缩 膨 率 能 达 到 市 面 上 常 用 ＲＵＮ 活 性 缩 膨 剂 的 缩 膨 率 ５ ０． ３％ ， 最高能达到 ７ 但 其 防 膨 效 果 很 一 般， 可见合 ７％ ， 成产物在保持较高的防膨率的情况下还能有良好 的缩膨效果 ， 起到既能防膨又能缩膨的作用 。 ２． ２． ３ 耐水洗性能评价 产物耐水洗性能做了评价结果见表 ３。
图 １ 不同质量分数黏土稳定剂的防膨率
由图 １ 可以 看 出 ， 此黏土稳定剂的防膨率根 据 质 量 分 数 的 增 加 呈 递 增 趋 势， 且质量分数为 而质量分数从 ０． ２％ ～１． ２％ 时 防 膨 率 显 著 升 高 ， 当 １． ４％ 开始防膨率增长缓慢 。 考虑成本与效果 ， 化合物在 黏 土 稳 定 剂 溶 液 的 质 量 分 数 为 １． ２％
第２ ９卷 第５期
鲁红升 ， 等． 低聚季铵盐型黏土稳定剂的合成与性能评价量
１ ３
时， 防膨效果最佳 ， 可达 ９ ２． ２％ 。 ２． ２． ２ 缩膨效果评价 图 ２ 为室温下不同质量分数的黏土稳定剂的 缩膨效果 。
季铵盐型粘土稳定剂的合成研究及防膨性能评价的开题报告
季铵盐型粘土稳定剂的合成研究及防膨性能评价的开题报告一、研究背景与意义随着人们对环境保护的要求越来越高，土木工程中对土体的稳定性和防止土体膨胀的需求也日益增加。
粘土稳定剂可以通过与粘土发生化学反应，形成坚固的土块，提高土壤的强度和稳定性，并且对土壤的膨胀有一定的抑制作用，在工程建设中有着广泛的应用。
季铵盐型粘土稳定剂因其稳定效果好、使用方便等特点，已经成为粘土稳定剂的主要类型之一。
本研究拟通过合成季铵盐型粘土稳定剂并评价其防膨性能，为工程实践提供参考。
二、研究内容和方法1.合成季铵盐型粘土稳定剂本研究拟采用溶液法合成季铵盐型粘土稳定剂，具体操作流程为：选取优质的原材料，将其分别溶解在适宜溶剂中，经过反应和蒸发制备出季铵盐型粘土稳定剂。
2.评价季铵盐型粘土稳定剂的防膨性能通过压汞仪测试，评价季铵盐型粘土稳定剂的抑制土体膨胀作用，考察不同配比、不同浓度下的防膨效果，并且与其他类型的粘土稳定剂进行对比。
三、研究预期结果1.成功合成季铵盐型粘土稳定剂。
2.通过评价季铵盐型粘土稳定剂的防膨性能，得出其最优配比和浓度，为实际工程应用提供参考。
3.对不同类型的粘土稳定剂进行对比，评价季铵盐型粘土稳定剂的优劣。
四、研究进度目前已完成对季铵盐型粘土稳定剂合成方法的初步研究，正在进行实验参数的优化研究，并将在不久的将来开始防膨性能评价实验。
五、存在的问题与解决方案1.合成季铵盐型粘土稳定剂的制备参数的优化。
解决方案：通过实验研究不同原材料的配比和不同的制备条件，调整反应的时间和温度等关键参数，寻求最合适的合成方法。
2.防膨性能评价的实验方案的制定。
解决方案：思考实验设计，选择一定数量的试验样品，对不同参数条件下的抑制土体膨胀作用进行实验研究，并对测试数据进行分析和处理，获得实验结果。
六、参考文献1. Zhiqiang Chen, Jidong Guo, Jun Yao, and Shuqiang Jiang. Mechanical properties of stabilized clay soils with different stabilizers [J]. Advances in Civil Engineering Materials, 2019, 8(1):1-19.2. Xiangtao Xu, Xianwei Dai, Kefei Dou, and Changjie Xu. Development and application of environmentally friendly polymer cement for soil stabilization [J]. Advances in Civil Engineering Materials, 2018, 7(1):1-13.3. Jianping Liu, Zhimin Zhang, Zhichao Guo, Yang Shen, and Yan Wu. Improving the mechanical properties of expansive soil using polymer nanocomposites [J]. Construction and Building Materials, 2018, 160:406-414.。
一种季铵盐型阳离子粘土稳定剂PTE的合成及性能
一种季铵盐型阳离子粘土稳定剂PTE的合成及性能马喜平;杨苗;东静波【摘要】由四乙烯五胺和环氧氯丙烷合成季铵盐阳离子粘土稳定剂PTE的最佳合成条件:四乙烯五胺和环氧氯丙烷的摩尔比1:5,四乙烯五胺质量浓度40％,反应温度70℃,反应时间5 h.抗膨胀率高达91.03％,具有良好的稳定粘土的效果.与质量比1:1的KCl:NH4 Cl无机盐有很好的复配效果,当PTE与无机盐质量比为1:3,加量1.0％时,防膨率达95.35％.在90℃下PTE仍然具有良好的粘土防膨性,耐温性好,耐pH为2～12的酸碱性,加量为1.0％时,耐水洗性强,抗洗率达到93.1％,泥岩损失率为15.3％.具有良好的防止粘土膨胀、分散、抗冲刷性能.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)002【总页数】5页(P336-340)【关键词】阳离子粘土稳定剂;有机合成;泥岩损失率;防膨率【作者】马喜平;杨苗;东静波【作者单位】西南石油大学化学化工学院,四川成都 610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都 610500;新疆油田公司基本建设工程处,新疆克拉玛依834000【正文语种】中文【中图分类】TQ31;TE39注水开发作为石油开采最经济和有效的开采方式已在陆上稀油开采中广泛应用。
然而注水过程中地层中的粘土矿物与注入水的接触，会使粘土矿物水化膨胀、分散和运移，从而使地层堵塞，渗透率降低，产生一系列的地层损害[1-2]，行之有效的方法是注入粘土稳定剂[3]。
作为油气层保护技术的重要组成部分，粘土稳定剂越来越受到石油工作者的重视。
它们有无机盐类、阳离子表面活性剂类和有机阳离子聚合物类[4-9]。
后者的主要特点是适用范围广，分子链上有季铵盐型阳离子[10]，带正电密度高，能有效中和粘土表面的负电荷，不容易解吸[11]，稳定效果好，有效时间长，能抑制粘土的水化膨胀，分散运移，且抗冲洗能力强[12-15]，无机粘土稳定剂具有耐高温、成本低等优点[16]。
低聚季铵盐型粘土稳定剂的合成与性能评价_李雯
低聚季铵盐型粘土稳定剂的合成与性能评价李雯，鲁红升，郭斐，戴姗姗，全红平（西南石油大学化学化工学院，四川成都610500）摘要：以1,2—二溴乙烷(EDB)和N,N,N ’,N ’—四甲基乙二胺(TMEDA)为原料，在室内合成了一种水溶性低聚季铵盐型粘土稳定剂。
研究表明，最佳合成工艺条件为：在反应温度为70℃，反应时间为8h 的条件下EDB 和TMEDA 按摩尔比为1:1反应后重结晶后产率达77.1%；实验表明，在质量分数为1%时，防膨率可达到89.8%，在缩膨方面也有极好效果，最高可达50.3%；而产品在持久防膨性能方面相对于无机粘土稳定剂体现出明显的优势。
关键词：有机合成；季铵盐；防膨；缩膨中图分类号：TQ423.4文献标识码：A文章编号：1673-5285（2012）07-0071-04*收稿日期：2012－04-29作者简介：李雯，女（1986-），西南石油大学2009级在读研究生，研究方向为提高采收率，邮箱:liwen_nc@ 。
Synthesis and performance evaluation of oligomer quaternaryammonium salt as an anti-Swelling chemicalLI Wen ，LU Hongsheng ，GUO Fei ，DAI Shanshan ，QUAN Hongping（College of Chemical Engineering and Chemistry ，SWPU ，Chengdu Sichuan 610500，China ）Abstract :Through copolymerization using 1,2-dibromoethane and N,N,N ’,N ′-tetram －ethylenediamine as raw materials,a water-soluble oligomer quaternary ammonium as an An －ti-Swelling Chemical were synthesize indoors.Research shows that the best synthetic process conditions is in the reaction temperature for 70,the reaction time is 8h conditions EDB and TMEDA press moore ratio of 1:1after reaction after heavy crystallization production rate of 77.1.The results of experiment show that the quality score was 1%,the rate of up to 89.8%,in the shrinkage also have very good are effect,can be as high as 50.3.And the product in the performance of lasting compared with inorganic clay stabilizer reflects the obvious superi －ority.Key words:organic synthesis ；quaternary ammonium salt ；anti-swelling ；swelled clay shrink －age agent在油田的生产中外部流体进入地层,稀释了地层原生水,降低了盐的浓度,使覆盖在黏土表面的阳离子发生扩散,黏土晶体中水分子快速流动,导致黏土矿物水化膨胀和分散运移,堵塞了油气流通通道,降低了渗透率,以致油气减产[1]。
季铵盐型粘土稳定剂的制备与性能评价
季铵盐型粘土稳定剂的制备与性能评价1. 引言介绍季铵盐型粘土稳定剂的意义和应用背景，说明本论文的研究意义和目的。
概括介绍本论文的研究内容和主要结论。
2. 实验与方法介绍实验材料和方法：制备季铵盐型粘土稳定剂的步骤、小试和工业试验的方法和条件；对制备的稳定剂进行物理化学性质的测试和表征，如红外光谱、X射线衍射、热重分析和表面积等参数测试。
3. 结果与分析使用制备的季铵盐型粘土稳定剂进行稳定性测试，如离子交换量、界面活性剂性能、风化耐久性等测试。
对实验结果进行定量分析和比较，结合前期研究结果讨论影响季铵盐型粘土稳定剂性能的因素和提高稳定剂性能的途径。
4. 优化和应用根据本论文的研究成果，提出了优化季铵盐型粘土稳定剂的可行方案，包括改进制备方法、矿物加工和应用技术等。
将制备好的稳定剂应用于实际工程中，通过对不同材料的稳定性和性能评价，分析季铵盐型粘土稳定剂在工程应用中的优势和不足。
5. 结论总结研究成果，对本文的研究方法和成果进行评价。
强调季铵盐型粘土稳定剂在现代建筑材料领域具有广阔的应用前景，为提高环境友好型、高效稳定剂的制备方法提供了有力支持，为学术界和实际工程应用提供了参考和借鉴。
第1章：引言随着社会的不断发展和人们生活水平的提高，建筑材料工业也得以快速发展。
然而，不可避免的是建筑材料生产所带来的环境问题。
例如，由于矿物加工过程中产生的土壤和水的污染，以及一些传统材料的使用所导致的能源消耗和二氧化碳排放等问题，都使得环境对建筑材料工业提出了更高的要求。
因此，如何研究和制备环境友好型的建筑材料，成为当今建筑材料工业中的一大热点问题。
季铵盐型粘土稳定剂作为一种环境友好型的建筑材料，在建筑材料工业中逐渐得到了广泛的应用。
其稳定性能好、使用方便、环保等优点，使得季铵盐型粘土稳定剂在建筑工程中的应用趋于普及。
本文将以季铵盐型粘土稳定剂为研究对象，对其制备与性能评价进行研究和探讨。
本章将主要从两个方面进行论述，分别是季铵盐型粘土稳定剂的研究意义和本文的研究目的。
粘土稳定剂BSA系列产品简介与使用说明
粘土稳定剂BSA系列产品简介与使用说明一、产品简介粘土稳定剂属小阳离子型季胺盐类产品，能有效吸附在粘土表面，增强疏松砂岩油层的强度，防止水敏性矿物水化膨胀及分散运移而对油气层造成的伤害，消除和预防油田在钻井、完井、修井、酸化、压裂及注水钻采工艺中，因油层与外来水接触引起粘土矿物的水化膨胀和分散运移，并在粘土表面形成单分子吸附膜，长期稳定粘土矿物，有效的保护油气层。
该产品具有适用范围广、长久有效、用法简单、用量少、抗酸液、盐液、碱液和油水的冲刷等特点。
适用于活性水、射孔液、压裂液、钻井液、修井及酸化液等入井工作液体粘土稳定。
二、质量指标（执行标准Q/CPBSA0001-2015）名称粘土稳定剂型号BSA-101 BSA-106 BSA-104外观红棕色液体红棕色液体无色或淡棕色固体密度（20℃，≥1.10 ≥1.10 ≥1.10g/cm3）pH值（5%） 6.0-8.0 6.0-8.0 6.0-8.0固含量(%) ≥40 ≥45≥85防膨率(1%用量) ≥85% ≥90% ≥90%三、使用方法1、直接加入工作液中，循环均匀即可。
2、根据地层粘土含量及现场实际用途情况，使用浓度为0.3%-5.0%。
一般在油水井增产、增注措施中，用量1.5%-2.5%；在油井转注水井预处理中，用量3-5%；在注水井的正常生产中，用量0.3%-0.5%。
3、使用浓度也可依地层蒙脱石含量而定，当地层粘土总含量为15%时，使用浓度与蒙脱石的关系如下：4、用户在实际应用中，需根据室内评价试验结果，结合上述情况，确定用量。
四、包装、运输和贮存BSA-101和BSA-106型塑料桶包装，每桶净重(250±0.5)kg或(25±0.5)kg；BSA-104型(25 kg±0.2)kg编织袋包装。
贮存于阴凉、干燥处，防止曝晒，有效期二年。
本品为非危险品，运输中按一般液体对待。
季铵盐粘土稳定剂(课堂PPT)
➢自由基聚合：是在氧化-还原体系引发下，环氧氯丙烷与二甲胺 发生聚合反应，反应按自由基聚合和开环聚合机理同时进行，此 类聚合产物具有链短、阳离子度较高的特点。
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四、应用
4.1 在保护油气层领域中的应用 在完井、修井、增产作业中, 各种工作液进入地层, 不可避免会引 起地层中的粘土矿物水化膨胀、分散运移损害地层。在上述各种 水基工作液中, 添加性能优良的有机阳离子聚合物稳定剂可以很好
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③ 杂环型 杂环型，即在聚合物的骨架上有一个环状结构，阳离子位于环 上。 例如以二甲基二烯丙基氯化按和丙烯酞胺合成的杂环型阳离 子聚合物，产品结构式如下：
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2.2 防膨机理 ①季铵盐聚合物链上的正电离子与粘土表面的低价阳离子发 生阳离子交换，并通过它们之间的范德华力使聚合物牢固地 吸附在粘土颗粒表面，形成一层保护膜，从而抑制粘土的分 散和微粒的运移。
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。阳离子表面活性剂对粘土的防膨性具有 较长的持久性。
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三、两种典型季铵盐聚合物的合成工艺
3.1 聚环氧氯丙烷—二甲胺粘土稳定剂的合成 ① 聚环氧氯丙烷—二甲胺阳离子聚合物的常规合成方法： 一是通过两种反应物逐步聚合反应，二是通过硫酸钾、亚硫酸钠 为引发剂的自由基聚合反应。
季铵盐型粘土稳定剂的合成及应用
高志立
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一、研究背景
➢粘土稳定，是低渗透油田开发所面临的一个重要课题， 一般认为膨胀和运移是这些矿物质损害渗透率的两个重 要因素。
➢粘土把水吸入到晶体结构中可以堵塞地层孔道；粘土物质被 外来液体分散，在毛细管的孔隙喉道处形成桥阻或节流点，导 致地层渗透率的下降。
粘土稳定剂研究现况浅析
粘土稳定剂研究现况浅析摘要：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。
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可将其分成三类：主链型、侧链型和杂环型。
① 主链型
主链型，即阳离子位于聚合物的骨架上； 例如以环氧氯丙烷和二甲胺为原料合成的PTA粘土稳定剂，产
品结构式如下：
② 侧链型
侧链型，即阳离子位于聚合物的侧链上； 例如以三甲基烯丙基氯化铵和丙烯酞胺为原料合成的侧链型阳离 子聚合物，产品的结构式如下：
③ 杂环型
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。阳离子表面活性剂对粘土的防膨性具有
较长的持久性。
三、两种典型季铵盐聚合物的合成工艺
3.1 聚环氧氯丙烷—二甲胺粘土稳定剂的合成
① 聚环氧氯丙烷—二甲胺阳离子聚合物的常规合成方法： 一是通过两种反应物逐步聚合反应，二是通过硫酸钾、亚硫酸钠
移。 ②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 少量的分子占据很大的表面积。同时空间效应造成了吸附双电层
的加厚，水分子在粘土颗粒表面的吸附大为降低。
③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。
高志立
一、研究背景
粘土稳定，是低渗透油田开发所面临的一个重要课题，一般
认为膨胀和运移是这些矿物质损害渗透率的两个重要因素。
粘土把水吸入到晶体结构中可以堵塞地层孔道；粘土物质被 外来液体分散，在毛细管的孔隙喉道处形成桥阻或节流点，导
致地层渗透率的下降。
粘土稳定剂的研究可以分为三个阶段：
50年代到60年代后期主要用无机盐类来稳定粘土，
为引发剂的自由基聚合反应。
逐步聚合：合成的聚合物阳离子度高但相对分子质量较低。
自由基聚合：是在氧ຫໍສະໝຸດ -还原体系引发下，环氧氯丙烷与二甲胺 发生聚合反应，反应按自由基聚合和开环聚合机理同时进行，此
类聚合产物具有链短、阳离子度较高的特点。
四、应用
4.1 在保护油气层领域中的应用 在完井、修井、增产作业中, 各种工作液进入地层, 不可避免会 引起地层中的粘土矿物水化膨胀、分散运移损害地层。在上述各 种水基工作液中, 添加性能优良的有机阳离子聚合物稳定剂可以 很好地抑制粘土对地层的损害。 4.2 在聚合物防塌泥浆中的应用 现有聚合物泥浆体系, 由于大分子聚合物的大量使用, 普遍存在网 状结构强度大，存在很多不利影响。采用低分子的阳离子聚合物代 替传统的稀释剂，从而较好地解决现有聚合物泥浆存在的恶性循环 问题, 同时进一步增强其防塌能力。
70年代主要用无机多核聚合物和阳离子表面活性剂来稳定粘土， 80年代以后主要开展用阳离子有机聚合物稳定粘土的研究和实验。
本文重点介绍了当前的研究热点—季铵盐型粘土稳定剂分类、合 成及应用。
二、季铵盐型阳离子聚合物简介及其防膨机理
2.1 简介：
季铵盐型阳离子聚合物粘土稳定剂，其稳定粘土的能力远远超过无 机盐和水溶性非电解质聚合物，具有用量少、效能高、对地层适应 性强、在酸碱中同样有效的优点。
杂环型，即在聚合物的骨架上有一个环状结构，阳离子位于环上。
例如以二甲基二烯丙基氯化按和丙烯酞胺合成的杂环型阳离子聚
合物，产品结构式如下：
2.2 防膨机理 ①季铵盐聚合物链上的正电离子与粘土表面的低价阳离子发生阳 离子交换，并通过它们之间的范德华力使聚合物牢固地吸附在粘
土颗粒表面，形成一层保护膜，从而抑制粘土的分散和微粒的运