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粘土稳定剂是一种常用的油田化学剂,当地层的粘土矿物与油田开采作业中的流体不配伍时,粘土稳定剂可以有效的抑制粘土颗粒的膨胀和分散。但相对分子质量较大的粘土稳定剂会加重对低渗储层的损害,因此研究开发适用于低渗透储层的小分子量粘土稳定剂成为大势所趋。本文合成了一种具有树枝状结构的小分子量粘土稳定剂,测试了其防膨性能,考察了产品结构与性能间的关系。本文首先合成了季戊四醇氯乙酸酯,筛选了催化剂和带水剂的种类,实验表明,NaHSO4·H2O作为催化剂,石油醚（6090℃）作为带水剂,具有腐蚀性小,产品的收率和纯度较高等优点。通过单因素实验确定最佳合成条件为:NaHSO4·H2O占原料质量8%,n（氯乙酸）∶n（季戊四醇）=5.2∶1,反应温度80℃,反应时间4 h,带水剂用量占原料质量63.7%,最高收率达92%,通过1H-NMR和IR对产物进行结构表征。以季戊四醇氯乙酸酯为原料,分别与三乙胺、二甲基辛基胺、二甲基十二烷基胺反应,合成了三种树枝状粘土稳定剂（PE-n）;同时,用氯乙酸分别与三甲胺、三乙胺反应合成了烷基甜菜碱盐酸盐。通过1H-NMR和IR对产物进行结构表征。其中,PE-3的最佳合成条件为:溶剂用量占原料质量百分比64.43%、反应温度T=82℃、反应时间t=4h、n（三乙胺）:n（季戊四醇氯乙酸酯）=5.2:1,最高收率达到96.5%。在此条件下用丙酮作为溶剂合成了PE-8,PE-12,收率能达到90%以上。参照“SY/T5971-94,注水用粘土稳定剂性能评价方法”,对产物的防膨性能、复配性能进行研究。结果表明,在用量为1%时,PE-3的防膨率达到90%以上,且耐冲刷性能优,经过十次水洗后,防膨率基本保持不变;甜菜碱盐酸盐的防膨率与KCl相当,且耐冲刷性能有明显提高。当PE-3与乙基甜菜碱盐酸盐按2:1比例复配时,防膨率达到94.3%。另外,从耐温性能评价、配伍性、岩屑回收率等方面进行综合的评价,证明合成粘土防膨剂具有较好的防膨效果,具有广阔的应用前景。通过构效关系研究发现,短链的甜菜碱盐酸盐与PE-n相比防膨率高,但耐冲刷性能稍差;PE-n类防膨剂随着支链长度的增大,防膨率有所降低。通过表面张力及接触角测定分析看出,PE-3不会引起粘土润湿性改变,适合用作粘土防膨剂,而PE-12表面活性较强,不适合作粘土稳定剂。通过电镜扫描图进一步推断,PE-n由于树枝状结构与粘土形成了致密的吸附膜,使其防膨性能优良。