一种酸化压裂用纳米相渗改善剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种酸化压裂用纳米相渗改善剂及其制备方法与应用，结构式如下式Ⅰ所示：

【技术实现步骤摘要】
一种酸化压裂用纳米相渗改善剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种酸化压裂用纳米相渗改善剂及其制备方法与应用，属于新材料

技术介绍
相渗改善剂是指能随着注入流体进入地层，吸附在多孔介质中，造成储层油水渗透率不等比例下降的物质。近年来，致密碳酸盐岩油藏成为各国油气开发的重要油藏类型，具有很高的经济价值。然而致密碳酸盐岩的孔喉结构复杂，孔喉半径小，发育有微/纳米级孔隙和微裂缝，非均质性强，常规生产开发挑战性较大。酸化压裂是目前国内外致密碳酸盐岩油藏开发中广泛采用的一项增产措施，但对于边底水发育充沛的致密碳酸盐岩油藏，经过酸化压裂施工后形成的裂缝会成为注入水或边底水的循环通道，造成增产有效期缩短，含水率激增等问题，相渗改善剂的出现可以解决以上问题。国内外常用聚合物或聚合物凝胶体系作为相渗改善剂来处理含水率较高的生产井，这些大分子物质注入地层后，能够吸附在岩石孔道壁面，对储层油水流动具有选择性控制效果，造成油藏的油水渗透率不等比例下降。但是，对于致密碳酸盐岩的酸化压裂开发，聚合物和凝胶由于分子尺寸较大、耐酸性较差等问题，都无法发挥选择性控水效果，甚至会出现泵注压力过大、对储层造成伤害的问题。中国专利文献CN103012667A公开了一种油井控水防砂选择性堵水剂的合成方法，以丙烯酰胺、丙烯酸钠、氮氮亚甲基双丙烯酰胺为原料，在氧化还原引发剂的引发下的反应而得到选择性堵水剂，控水防砂油田化学剂可以大量的吸附在砂砾上其间胶结形成三维网络结构的固结体，能够大幅度提高抗压和堵水效果。该专利技术有利于提高油、水井的防砂和控水效果，同时由于其良好的过油效果不会影响其产能。但是，该选择性堵水剂分子尺寸较大，只适用于中高渗储层，并且不具有耐酸性，在酸性条件下网络结构容易被破坏，并且砂岩储层的岩性与碳酸盐岩区别较大，因此不适用于致密碳酸盐岩的酸化压裂开发。因此，需要研发一种耐酸的、可靠的纳米酸化压裂用相渗改善剂用于边底水发育充沛的致密碳酸盐岩油藏的开发作业中。
技术实现思路
针对现有技术的不足，尤其是现有相渗改善剂不耐酸的问题，本专利技术提供一种酸化压裂用纳米相渗改善剂及其制备方法与应用。本专利技术的纳米相渗改善剂具有良好的耐酸性和剪切增稠特性，进入储层后，能够在碳酸盐岩孔壁上形成一层亲水性控水层，在酸化压裂油井中能够发挥选择性控水效果。为解决以上问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种酸化压裂用纳米相渗改善剂，结构式如下式Ⅰ所示：其中n的取值范围为50000～55000，X的取值范围为100～150。根据本专利技术优选的，所述的酸化压裂用纳米相渗改善剂是先通过硅烷偶联剂在纳米二氧化硅颗粒表面接枝上聚丙烯酰胺分子链，然后对接枝的聚丙烯酰胺分子链阳离子化制备得到。本专利技术还提供一种酸化压裂用纳米相渗改善剂的制备方法。一种酸化压裂用纳米相渗改善剂的制备方法，包括步骤如下：(1)将表面修饰剂和纳米SiO2颗粒加入乙醇水溶液中，磁力搅拌使其均匀分散在乙醇水溶液中；将溶液调节pH后，加热搅拌反应3～5h，然后静置反应；待反应结束后，过滤，真空干燥，研磨得到产物KH570-SiO2；(2)将KH570-SiO2、引发剂和丙烯酰胺加入水中混合均匀，调节pH值，通氮除氧后，在恒温水浴下引发聚合反应，得到KH570-SiO2混合液；(3)将KH570-SiO2混合液调节pH值，通氮除氧后，向混合液中依次加入甲醛，二乙醇胺和盐酸，在50～65℃下搅拌反应，所得产物蒸发浓缩、冷却、干燥，得到酸化压裂用纳米相渗改善剂。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述的纳米SiO2颗粒的粒径为10～500nm，进一步优选为15～25nm。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述的表面修饰剂为硅烷偶联剂KH570。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述的表面修饰剂与纳米SiO2颗粒的质量比为(0.8～1.3)：1.5。进一步优选的，所述的表面修饰剂与纳米SiO2颗粒的质量比为(0.95～1.1)：1.5。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，乙醇水溶液的体积浓度为75～85％，纳米SiO2颗粒与乙醇水溶液的质量体积比为1：(60～70)，单位：g/mL；磁力搅拌时间为25～35min。根据本专利技术优选的，步骤(1)中，采用乙酸调节pH至3～6，加热至70～85℃，以500～700r/min的速度搅拌反应3～5h，然后静置反应8～12h。进一步优选的，步骤(1)中，采用乙酸调节pH至4，加热至85℃，以600r/min的速度搅拌反应4h，然后静置反应12h。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，KH570-SiO2、引发剂和丙烯酰胺质量比为1:(1.5～3.0):(18～30)。进一步优选的，步骤(2)中，KH570-SiO2、引发剂和丙烯酰胺质量比为1:(2.0～2.3):(20～22)。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，引发剂为过硫酸铵。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，KH570-SiO2与水的质量比为1：(90～160)。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，用乙酸调节KH570-SiO2溶液pH至4～6，恒温水浴温度为55～70℃，在300～400r/min的转速下搅拌引发聚合反应3.5～5.5h。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述的水浴温度为60℃，搅拌速度为350r/min；所述的调节体系的pH为6；聚合反应时间为4h。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，用NaOH调节KH570-SiO2混合液pH至8-10，在50～65℃下搅拌反应1-3h。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述的搅拌速率为200～400r/min，所述的调节体系的pH为8，反应温度为50℃；反应时间为2h。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，KH570-SiO2混合液、甲醛，二乙醇胺和盐酸质量比为1:(2.5～4.5):(3.8～6.4):(3.2～5.4)，进一步优选为1:(3.5～4.2):(5.6～6.2):(4.0～4.5)。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述的蒸发浓缩温度为80℃；根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述的冷却为0℃冷却；根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述的干燥为60～80℃下真空干燥5～8h。酸化压裂用纳米相渗改善剂的应用，作为选择性控水剂用于致密储层原油开采。本专利技术的纳米相渗改善剂以纳米SiO2颗粒为载体，以亲水性阳离子聚合物为表面修饰剂，具有较好的耐酸性，依靠聚合物分子链上的亲水基团通过吸水膨胀和水化作用，实现储层油水渗透率不等比例下降的目的。纳米相渗改善颗粒能够牢固吸附在碳酸盐岩孔壁，形成一层亲水性相渗改善层，纳米颗粒表面接枝的阳离子聚合物长链在孔道中形成一种选择性屏障，分子链的亲水基团通过吸水膨胀和水化作用，可以在水中自由伸展，对流经的水流产生摩擦阻力，阻碍了水的流动，从而降低地层水的有效渗透率。由于控水层上聚合物分子链的收缩和滑动效应，从而降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸化压裂用纳米相渗改善剂，结构式如下式Ⅰ所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种酸化压裂用纳米相渗改善剂，结构式如下式Ⅰ所示：



其中n的取值范围为50000～55000，X的取值范围为100～150；
所述的酸化压裂用纳米相渗改善剂是先通过硅烷偶联剂在纳米二氧化硅颗粒表面接枝上聚丙烯酰胺分子链，然后对接枝的聚丙烯酰胺分子链阳离子化制备得到。


2.一种酸化压裂用纳米相渗改善剂的制备方法，包括步骤如下：
(1)将表面修饰剂和纳米SiO2颗粒加入乙醇水溶液中，磁力搅拌使其均匀分散在乙醇水溶液中；将溶液调节pH后，加热搅拌反应3～5h，然后静置反应；待反应结束后，过滤，真空干燥，研磨得到产物KH570-SiO2；
(2)将KH570-SiO2、引发剂和丙烯酰胺加入水中混合均匀，调节pH值，通氮除氧后，在恒温水浴下引发聚合反应，得到KH570-SiO2混合液；
(3)将KH570-SiO2混合液调节pH值，通氮除氧后，向混合液中依次加入甲醛，二乙醇胺和盐酸，在50～65℃下搅拌反应，所得产物蒸发浓缩、冷却、干燥，得到酸化压裂用纳米相渗改善剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的表面修饰剂为硅烷偶联剂KH570。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的表面修饰剂与纳米SiO2颗粒的质量比为(0.8～1.3)：1.5；优选的，所述的表面修饰剂与纳米SiO2颗粒的质量比为(0.95～1.1)：1.5。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，乙醇水溶液的体积浓度为75～85％，纳米SiO2颗粒与乙醇水溶液的质量体积比为1：(60～70)，单位：g/mL；磁力搅拌时间为25～35min；
采用乙酸调节pH至3～6，加热至70～85℃，以5...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明良，罗帅，战永平，贾晓涵，马宇奔，雷明，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37