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油田注水开发和酸化压裂等措施将大量外来水和化学添加剂注入储层,储层中存在的大量粘土矿物与水接触后会发生水化膨胀和分散运移,堵塞孔喉、降低储层渗透率,造成储层伤害,粘土稳定剂可有效防止粘土矿物水化膨胀和分散运移。随着石油勘探开发技术的不断发展,当前的粘土稳定剂已无法满足一些低渗、高温、高矿化度油藏的开发要求。论文合成了两种新型阳离子聚合物型粘土稳定剂,通过开展一系列性能评价和油田初步应用试验,验证了其可满足低渗、高温、高矿化度油藏的开发要求。(1)以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为反应物,过硫酸铵[(NH4)2S2O8]为引发剂,采用水溶液聚合方法合成出均聚物PDMC,并就聚合反应温度、反应时间、固含量和引发剂用量对产物特性粘度开展了实验研究。结果显示:红外光谱和核磁共振氢谱证明合成出的产物即为目标产物PDMC;当固含量为21%,引发剂含量为1.86%(占单体含量),反应温度为80℃,反应时间为6h,PDMC的特性粘度达到最大值108.9mL/g。(2)以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,过硫酸铵[(NH4)2S2O8]/亚硫酸氢钠(NaHSO3)为复合引发剂,采用自由基共聚反应合成共聚物P(AM-DMC),并就单体摩尔比、固含量、引发剂用量和反应温度对单体转化率和产物特性粘度的影响开展了实验研究。实验结果显示:红外光谱和核磁共振氢谱证明产物结构与设计预期结构基本吻合;当n(AM):n(DMC)=2:1,固含量为 35%,引发剂(NH4)2S2O8/NaHSO3 的质量分数为 1.0%,m[(NH4)2S2O8]:m(NaHSO3)=1:1,反应温度为 70℃时,单体转化率和产物P(AM-DMC)特性粘度最佳,其中单体转化率为83.1%,特性粘度为 152.7mL/g。(3)将PDMC和P(AM-DMC)用水稀释至一定浓度即为粘土稳定剂JSH和JSHA。通过防膨率、耐水洗和耐温性能、岩屑回收率、岩心渗透率和配伍性实验,综合评价JSH和JSHA的性能。综合考虑防膨效果和原料成本,确定了 JSH和JSHA的最佳使用浓度均为1.0%,其防膨率分别为91.32%和93.69%;JSH和JSHA与无机盐复配后,表现出良好的配伍性和防膨效果,与KCl复配后的防膨效果优于NH4Cl,与KCl复配后的防膨率分别为95.52%和96.13%;JSH和JSHA具有长效性和很好的耐温性。(4)通过分析施工区块长8储层的地质特征,判断长8段储层属于低孔、超低渗高矿化度储层。在Y73井酸化压裂过程中进行JSH、JSHA应用试验,试验结果表明:JSH、JSHA与Y73井地层水和压裂液基液配伍性良好,JSH和JSHA用量为1.0%时粘土稳定效果均在80%以上,可知JSH、JSHA可满足低渗、高矿化度储层油藏中的应用开发要求。