[發明專利]高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201410581521.0
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104388075A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 徐杏娟;賈紅戰;李軍;李文杰;曹骕骕;畢研霞;王云云
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/74
• 分類號: C09K8/74;C08F220/34;C08F220/56;C08F4/40
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明屬于高溫碳酸鹽巖酸化技術領域，特別涉及一種高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑及其制備方法。

背景技術

常規酸液在酸化施工中，酸巖反應速度快，有效作用距離短，穿透深度有限，導致酸液不能溝通遠井地帶，增產措施效果變差。為了提高酸化效果，最有效的方法是在酸液中加入膠凝劑，控制氫離子的擴散速度，逐漸對巖石及其粘土礦物等進行溶解，增強了酸液在地層中的滲透能力，從而實現地層的深部酸化。

目前國內外酸液膠凝劑主要有丙烯酰胺類聚合物、多糖類聚合物、高分子生物聚合物和乙烯類聚合物等。在國內外試驗過的酸液膠凝劑中，許多胍膠、纖維素衍生物、高分子生物聚合物、乙烯類聚合物，由于其分子結構的限制，只有當井溫低于70℃、濃度低于20％時，增稠效果才好，否則性能變差，還會對油氣層造成傷害。因此，現一階段對丙烯酰胺類聚合物產品開發和應用最多，這一類聚合物能在高溫(70℃～180℃)的鹽酸、土酸中應用并具有抗溫、抗剪切性質。但是具有抗溫、抗剪切性質的陰離子型單體一般較陽離子單體價格貴，且地層中的高價陽離子容易與陰離子型膠凝劑結合，形成不溶性沉淀物，還會堵塞流通通道，造成儲層傷害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫碳酸鹽巖酸化用膠凝劑，該膠凝劑用量少配制簡單，成本低，性能穩定，和酸液配伍性好，能夠有效提高酸蝕裂縫的導流能力和酸的穿透距離，減輕二次傷害，在酸化施工中深度酸化的目的，能滿足高溫碳酸鹽巖酸化的施工要求

本發明還提供了一種高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑的制備方法，該方法能夠簡便易行且高效地合成膠凝劑。

為了實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑，由以下重量百分比的組分制備而成：

甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨??????14％～25％

丙烯酰胺??????????????????????????11.2％～20％

引發劑????????????????????????????0.04％～0.1％

余量為水；

所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與所述丙烯酰胺的重量比為5:4

所述引發劑為氧化還原體系引發劑。

上述制備的高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑所用原料，包括丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)兩種單體。與現有技術相比，制備所述高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑的兩種單體成本低，制備的所述膠凝劑方法簡單易操作。

相關單體結構如下：

其中：

在所述兩種單體聚合比例的確定過程中，發明人選取了丙烯酰胺(AM)與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)以3:2、5:4、1:1等多種質量比例進行共聚，在所得到的各種聚合物中，當DMC的質量略大于AM的質量時，共聚得到的膠凝劑粘度性能最好，在不同溫度下剪切后均可以達到施工需要的粘度值。而當DMC與AM的質量比為5:4時，共聚得到的膠凝劑性能最佳，為參加共聚反應的單體最佳配比。

經發明人大量實驗驗證，在引發聚合反應時，優選地，所述氧化還原體系引發劑為K₂S₂O₈-NaHSO₃且當所述引發劑中K₂S₂O₈與NaHSO₃的摩爾比為1:1.2時，引發聚合得到的聚合物性能最佳。

此外，該高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑在制備過程中，不像報道的很多文獻中在聚合過程中需要對pH值調節，該膠凝劑制備中，溶液的酸、堿性對其性能并無影響。

一種高溫碳酸鹽巖酸化用的膠凝劑的制備方法，包括下述步驟：

(1)在反應器中加入所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨；

(2)將所述丙烯酰胺溶解在水中后再加入到所述反應器中，攪拌，得到單體混合溶液；

(3)向所述混合溶液中通入氮氣15-20min排氧并不斷攪拌該混合溶液，同時給其加熱升溫；

(4)將所述引發劑在水中溶解后滴加到所述混合溶液中，繼續攪拌且滴加過程中持續通入氮氣；

(5)繼續給混合溶液升溫并保持反應溫度為45～55℃，反應4～5h后，停止反應，得到膠體物質；

(6)將得到的所述膠體物質在60℃溫度下烘干10h，造粒，得到粉末狀膠凝劑。

優選地，步驟(4)中，所述引發劑在水中溶解后滴加到所述混合溶液中的滴加速度控制在每分鐘18-22滴。