一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法，涉及油田化学助剂领域，该方法包括：将2

A gelling agent for acid fracturing operation and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油田化学助剂
，特别涉及一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]压裂酸化为在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺，通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，提高底层空隙和裂缝的渗透性，在裂缝闭合后形成较高的酸蚀裂缝导流能力，使得地层的渗流能力得到改善和提高，其主要目的是改造地层，提高油气井产量。
[0003]酸化胶凝剂是酸化压裂作业的关键，对酸化效果起决定性作用。酸化压裂作业时，通过在酸中加入酸化胶凝剂，使得酸液粘度提高，聚合物的网状结构束缚酸中的氢离子的活动，以降低酸在裂缝中传播速度和在裂缝中的滤失量，从而增长向岩石壁面的酸化时间。
[0004]目前常用作酸化胶凝剂的普通阳离子均聚物，虽然能满足一般作业要求，但其为粉末状产品，在酸中溶解时间较长，且存在粉尘、长时间存放易结块的缺点，同时其在酸液体系中也存在高温不稳定、剪切不稳定等问题，从而降低了酸化压裂作业效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法，该酸化压裂作业用胶凝剂为乳状液，分散速度快，且稳定性好，抗高温性能好，具有粘度高、无残渣、使用方便等优点，能提高酸化压裂作业效率。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂的制备方法，所述制备方法包括：将2
‑
苄基丙烯酸甲酯和N,N
‑/>二甲基乙醇胺进行酯化反应，然后加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体；将所述功能阳离子单体、阳离子单体、非离子型单体、磺酸基单体、氯化铵和去离子水进行混匀，得到水相反应液；将油性溶剂和乳化剂进行混匀，得到油相反应液；将所述油相反应液加入至所述水相反应液中，然后加入引发剂引发聚合反应，待反应完成后加入转相剂，得到所述酸化压裂作业用胶凝剂。
[0007]优选地，所述得到功能阳离子单体，包括：将2
‑
苄基丙烯酸甲酯和N,N
‑
二甲基乙醇胺进行混匀，并加入催化剂和阻聚剂进行酯化反应，得到酯化产物；向所述酯化产物中加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体。
[0008]优选地，所述2
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苄基丙烯酸甲酯和所述N,N
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二甲基乙醇胺的摩尔比为（1~1.3）:1；所述催化剂为金属钙；所述催化剂与所述N,N
‑
二甲基乙醇胺的摩尔比为（0.07~0.1）:1；
所述阻聚剂为对苯二酚，所述阻聚剂的质量为所述2
‑
苄基丙烯酸甲酯和所述N,N
‑
二甲基乙醇胺的质量之和的0.002~0.004%；所述酯化反应的温度为100~150℃，反应时间为4~6h。
[0009]更优选地，所述酯化反应的温度为110~120℃。
[0010]优选地，所述酯化产物与所述一氯甲烷的摩尔比为1:（1~1.2）；所述季铵化反应的温度为20~70℃；其中，通过控制所述一氯甲烷的加入速率控制所述季铵化反应的温度。
[0011]优选地，所述阳离子单体包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵。
[0012]优选地，所述非离子型单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的至少一种。
[0013]优选地，所述磺酸基单体为苯乙烯磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、3
‑
丙
‑2‑
烯酰氧基丙烷
‑1‑
磺酸钠中的至少一种。
[0014]优选地，所述油性溶剂为正己烷、环己烷、异辛烷、白油中的至少一种。
[0015]优选地，所述乳化剂为由质量比为（0.75~0.85）:（0.1~0.15）:（0.05~0.1）的司盘80、吐温和脂肪酸酯组成的复合型乳化剂；所述吐温为吐温80或吐温81；所述脂肪酸酯为甘油脂肪酸酯、甘油醚油酸酯或丙二醇脂肪酸酯。
[0016]优选地，所述转相剂为壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚。
[0017]优选地，所述引发剂包括偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的至少一种；所述氧化还原引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的至少一种。
[0018]更优选地，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐；所述氧化还原引发剂为过硫酸钾、焦亚硫酸钠。
[0019]优选地，所述得到所述酸化压裂作业用胶凝剂，包括：将所述油相反应液加入至所述水相反应液中，并通入氮气，然后加入所述引发剂引发聚合反应，经2~2.5h反应完成后保温3~5h，再加入所述转相剂，得到所述酸化压裂作业用胶凝剂；其中，所述水相反应液的pH为6.5~7.0；所述聚合反应的温度不高于45℃。
[0020]优选地，制备所述酸化压裂作业用胶凝剂所用到的原料的重量份数如下：所述功能阳离子单体170~220份，阳离子单体10~25份，非离子型单体210~260份，磺酸基单体15~25份，氯化铵8~12份，去离子水138~327份，油性溶剂220~250份，乳化剂20~30份，引发剂0.1~0.4份，转相剂20~40份。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂，采用上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。
[0022]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：本专利技术通过功能阳离子单体、阳离子单体、非离子型单体和磺酸基单体协同作用，制备得到为白色乳状液的酸化压裂作业用胶凝剂，该酸化压裂作业用胶凝剂是一种两性离
子型聚丙烯酰胺，其性能稳定，具有分散速度快且长时间存放不发生分层的优点。由于功能阳离子单体中含有苯环结构，因而所制备的胶凝剂聚合物含疏水微区，使得其流体力学体积增大，溶液粘度得到提高；磺酸基单体、功能阳离子单体与阳离子单体协同作用，使得胶凝剂聚合物形成网状结构，增加了空间形态，溶液粘度大幅度升高，进而增强了其抗温性能。
[0023]本专利技术制备的酸化压裂作业用胶凝剂为乳状液，能实现实时在线混配，大大缩短酸液准备时间，提高配酸效率，降低了配酸劳动强度，进而提高了酸化压裂作业效率。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂的制备方法，该制备方法包括：步骤（1）：将2
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苄基丙烯酸甲酯和N,N
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二甲基乙醇胺进行酯化反应，然后加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体；步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸化压裂作业用胶凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将2
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苄基丙烯酸甲酯和N,N
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二甲基乙醇胺进行酯化反应，然后加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体；将所述功能阳离子单体、阳离子单体、非离子型单体、磺酸基单体、氯化铵和去离子水进行混匀，得到水相反应液；将油性溶剂和乳化剂进行混匀，得到油相反应液；将所述油相反应液加入至所述水相反应液中，然后加入引发剂引发聚合反应，待反应完成后加入转相剂，得到所述酸化压裂作业用胶凝剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述得到功能阳离子单体，包括：将2
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苄基丙烯酸甲酯和N,N
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二甲基乙醇胺进行混匀，并加入催化剂和阻聚剂进行酯化反应，得到酯化产物；向所述酯化产物中加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述2
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苄基丙烯酸甲酯和所述N,N
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二甲基乙醇胺的摩尔比为（1~1.3）:1；所述催化剂为金属钙；所述催化剂与所述N,N
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二甲基乙醇胺的摩尔比为（0.07~0.1）:1；所述阻聚剂为对苯二酚，所述阻聚剂的质量为所述2
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苄基丙烯酸甲酯和所述N,N
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二甲基乙醇胺的质量之和的0.002~0.004%；所述酯化反应的温度为100~150℃，反应时间为4~6h；和/或所述酯化产物与所述一氯甲烷的摩尔比为1:（1~1.2）；所述季铵化反应的温度为20~70℃；其中，通过控制所述一氯甲烷的加入速率控制所述季铵化反应的温度。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述阳离子单体包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵；和/或所述非离子型单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的至少一种。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，于朋朋，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：