CN102516976B - 一种多组分有机交联酸液制备方法 - Google Patents

一种多组分有机交联酸液制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多组分有机交联酸液制备方法，其包括基液和交联剂，基液和交联剂按重量比100∶0.6～0.8；基液组成：甲酸3.6～9％、乙酸4.8～12％、盐酸5.5～13.75％、稠化剂0.6～0.8％、高温缓蚀剂4.0～5.0％、长效粘土稳定剂0.5～1.0％、铁离子稳定剂1.0～1.5％、破乳助排剂0.5～1.0％、其余为水，各组分重量百分比之和为100％；该酸液体系可在高温强酸条件下交联，耐温耐剪切性能良好、滤失小，破胶彻底，酸液交联后酸岩反应速度明显低于普通稠化酸，具有良好的缓速性能，可用于实现碳酸盐岩高温深井深度酸压改造。

Description

一种多组分有机交联酸液制备方法
技术领域
本发明涉及一种多组分有机交联酸液制备方法。
背景技术
碳酸盐岩高温储层的酸压改造存在着酸岩反应速度过快，无法形成较长酸蚀裂缝，无法实现深度酸压等难题。国内外专家学者为解决碳酸盐岩高温深井深度酸压改造作了大量的研究工作，提出了稠化酸(胶凝酸)、泡沫酸、乳化酸等酸液体系。普通稠化酸(胶凝酸)通过调节酸液粘度来降低酸岩反应速度，但该类体系耐温耐剪切能力较差，且破胶后液体不易返排；泡沫酸具有滤失低、摩阻小、酸液量小的优点，但其仅适合1500～2500m井深内的酸压施工，不适合高温深井酸压，且对现场施工设备有特殊要求；乳化酸常使用柴油或原油作为乳化酸外相，内相一般为盐酸或土酸，其存在着高摩阻(比普通稠化酸摩阻高20％)的缺点，且柴油的使用使现场施工存在安全隐患，也限制了乳化酸的推广应用。
常规有机酸酸液体系具有氢离子释放速度较盐酸等无机酸慢的优点，常用于储层的酸化改造。针对碳酸盐岩高温深井改造，提出了一种多组分有机交联酸液体系。该体系将有机酸及稠化酸结合，综合了有机酸(主要为甲酸及乙酸)氢离子释放速度慢与稠化酸高粘双重作用来实现缓速。具有可降低酸岩反应速度，提高酸液有效作用距离，显著提高酸蚀裂缝导流能力的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种可在高温强酸条件下交联，具有良好的流变性能及缓速性能，以保证有效造缝的交联酸液。该酸液体系具有一定延迟交联特性，可保证酸化压裂施工时较低的工作压力，具有较低的酸岩反应速度，可有效增加酸液作用距离，酸液与裂缝壁面岩石反应形成凹凸不平的缝面，最终形成具有高导流能力的酸蚀裂缝。
本发明为解决技术问题所采取的方案是：一种多组分有机交联酸液体系，包括基液和交联剂，基液和交联剂按重量比100∶0.6～0.8。基液组成：甲酸3.6～9％、乙酸4.8～12％、盐酸5.5～13.75％、稠化剂0.6～0.8％、高温缓蚀剂4.0～5.0％、铁离子稳定剂1.0～1.5％、长效粘土稳定剂0.5～1.0％、破乳助排剂0.5～1.0％、其余为水，各组分重量百分比之和为100％。
其中：稠化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)四种单体的共聚物，分子量在700-900万之间。所述的稠化剂或是滨州广友化工有限公司生产的稠化剂。
交联剂由氧氯化锆、甲醛和己二醛复合而成。所述的交联剂或是滨州广友化工有限公司生产的交联剂。
高温缓蚀剂为曼尼希碱与氯化2-烷基-1-(N-聚氧乙烯-2-胺乙基)咪唑啉-1-苄基铵脂肪酸盐的复合物。160℃下动态腐蚀速率≤70g/(m2·h)，属行标《SY/T 5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定之一级。所述的高温缓蚀剂或是兖州市钱氏化工有限公司生产的高温缓蚀剂。
铁离子稳定剂为EDTA钙钠。
长效粘土稳定剂为环氧氯丙烷与多乙烯多胺共聚物。所述的长效粘土稳定剂或是北京石大奥德科技有限公司生产的长效粘土稳定剂。
破乳助排剂为聚氧乙烯烷基醇醚非离子表面活性剂。
本发明解决方案是酸液体系以降低酸岩反应速度，提高裂缝导流能力，最终提高单井油气产量为原则。该体系通过有机酸(主要为甲酸和乙酸)氢离子释放速度慢和稠化酸高粘双重作用来控制酸岩反应速度，以提高酸蚀裂缝长度。在高温强酸条件下可实现交联，具有良好的流变性能以保证有效造缝。
本发明的优点及有益效果：
(1)该多组分有机交联酸液体系能抗温120℃，最高耐温150℃，高温流变性能稳定，耐剪切性能突出。
(2)具有较高的液体粘度、较低的液体滤失，利于造缝。
(3)具有比常规稠化酸更低的酸岩反应速度，能够与裂缝壁面岩石反应形成凹凸不平的缝面，裂缝闭合后能够形成沟通远端储层的具有高导流能力的长缝。
(4)交联酸液破胶彻底，可满足现场施工要求。
具体实施方式
实施例1：
将甲酸3.6％、乙酸4.8％、盐酸13.75％，水71.25％配成酸液，加入高温缓蚀剂4.0％，高温缓蚀剂为曼尼希碱与氯化2-烷基-1-(N-聚氧乙烯-2-胺乙基)咪唑啉-1-苄基铵脂肪酸盐的复合物，160℃下动态腐蚀速率≤70g/(m2·h)，属行标《SY/T 5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定之一级；铁离子稳定剂1.0％，铁离子稳定剂为EDTA钙钠；长效粘土稳定剂0.5％，长效粘土稳定剂为环氧氯丙烷与多乙烯多胺共聚物；破乳助排剂0.5％，破乳助排剂为聚氧乙烯烷基醇醚非离子表面活性剂；在2000r/min高速搅拌下加入稠化剂0.6％配成基液，稠化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)四种单体的共聚物，分子量在700-900万之间；交联剂由氧氯化锆、甲醛和己二醛复合而成。现场采用泵车同时将基液与交联剂按重量比100∶0.6的比例泵入压裂管汇进行酸压施工。
实施例1一种多组分有机交联酸液体系适用于120℃、泥质含量≥5％的碳酸盐岩储层酸压改造。
实施例2：
将甲酸3.6％、乙酸4.8％、盐酸13.75％、水68.65％配成酸液，加入高温缓蚀剂5.0％，高温缓蚀剂为曼尼希碱与氯化2-烷基-1-(N-聚氧乙烯-2-胺乙基)咪唑啉-1-苄基铵脂肪酸盐的复合物，160℃下动态腐蚀速率≤70g/(m2·h)，属行标《SY/T 5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定之一级；铁离子稳定剂1.5％，铁离子稳定剂为EDTA钙钠；长效粘土稳定剂1.0％，长效粘土稳定剂为环氧氯丙烷与多乙烯多胺共聚物；破乳助排剂1.0％，破乳助排剂为聚氧乙烯烷基醇醚非离子表面活性剂；在2000r/min高速搅拌下加入稠化剂0.7％配成基液，稠化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)四种单体的共聚物，分子量在700-900万之间；交联剂由氧氯化锆、甲醛和己二醛复合而成。现场采用泵车同时将基液与交联剂按重量比100∶0.7的比例泵入压裂管汇进行酸压施工。
实施例2一种多组分有机交联酸液体系适用于130℃、泥质含量≥5％的碳酸盐岩储层酸压改造。
实施例3：
将甲酸3.6％、乙酸4.8％、盐酸13.75％、水68.55％配成酸液，加入高温缓蚀剂5.0％，高温缓蚀剂为曼尼希碱与氯化2-烷基-1-(N-聚氧乙烯-2-胺乙基)咪唑啉-1-苄基铵脂肪酸盐的复合物，160℃下动态腐蚀速率≤70g/(m2·h)，属行标《SY/T 5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定之一级；铁离子稳定剂1.5％，铁离子稳定剂为EDTA钙钠；长效粘土稳定剂1.0％，长效粘土稳定剂为环氧氯丙烷与多乙烯多胺共聚物；破乳助排剂1.0％，破乳助排剂为聚氧乙烯烷基醇醚非离子表面活性剂；在2000r/min高速搅拌下加入稠化剂0.8％配成基液，稠化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)四种单体的共聚物，分子量在700-900万之间；交联剂由氧氯化锆、甲醛和己二醛复合而成。现场采用泵车同时将基液与交联剂按重量比100∶0.8的比例泵入压裂管汇进行酸压施工。
实施例3一种多组分有机交联酸液体系适用于140℃、泥质含量≥5％的碳酸盐岩储层酸压改造。
实施例4：
将甲酸9％、乙酸12％、盐酸5.5％、水64.2％配成酸液，加入高温缓蚀剂5.0％，高温缓蚀剂为曼尼希碱与氯化2-烷基-1-(N-聚氧乙烯-2-胺乙基)咪唑啉-1-苄基铵脂肪酸盐的复合物，160℃下动态腐蚀速率≤70g/(m2·h)，属行标《SY/T 5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》规定之一级；铁离子稳定剂1.5％，铁离子稳定剂为EDTA钙钠；长效粘土稳定剂1.0％，长效粘土稳定剂为环氧氯丙烷与多乙烯多胺共聚物；破乳助排剂1.0％，破乳助排剂为聚氧乙烯烷基醇醚非离子表面活性剂；在2000r/min高速搅拌下加入稠化剂0.8％配成基液，稠化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)四种单体的共聚物，分子量在700-900万之间；交联剂由氧氯化锆、甲醛和己二醛复合而成。现场采用泵车同时将基液与交联剂按重量比100∶0.8的比例泵入压裂管汇进行酸压施工。
实施例4一种多组分有机交联酸液体系适用于150℃、泥质含量≥5％的碳酸盐岩储层酸压改造。
上述实施例中，稠化剂及交联剂购自滨州广友化工有限公司；高温缓蚀剂购自兖州市钱氏化工有限公司；破乳助排剂购自北京科麦仕石油科技有限公司；长效粘土稳定剂购自北京石大奥德科技有限公司；铁离子稳定剂购自滨州广友化工有限公司。
该多组分有机交联酸液的性能优点及有益效果，从如下测试结果表明。试验中，测试了实施例1、2、3、4的性能指标。
一、一多组分有机交联交联酸液体系耐温耐剪切性能
试验测试了酸液体系在不同温度下的流变性能，结果见表1。
表1一种多组分有机交联酸液体系耐温耐剪切(170S-1)性能
Figure BDA0000107610290000061
注：实验设备为Grace M5600；实验起始温度均为室温(30℃)；升温速度均为仪器标准升温速度。
表1可以看出实施例1、2、3、4分别在120℃、130℃、140℃、150℃高温条件下，耐剪切性能稳定，剪切90min后，液体仍然具有50mPa·s以上的粘度，说明液体具有良好的耐温耐剪切能力。
二、酸岩反应速度性能评价
使用冀东油田碳酸盐岩露头岩心进行酸岩反应动力学实验。对120℃、130℃、140℃、150℃高温条件下，普通稠化酸(20％盐酸)和实施例1、实施例2、实施例3、实施例4分别进行了酸岩反应动力学实验，数据如下：
表2酸岩反应动力学性能对比
三、破胶液性能评价试验
对实施例1、2、3、4四种多组分有机交联酸液体进行破胶实验，加入0.05％过硫酸铵，搅拌均匀并静置6h，测定破胶液粘度＜8mPa·s，满足施工要求，可保证对施工后液体的彻底返排。

Claims (1)

1.一种多组分有机交联酸液制备方法，其特征在于：其包括基液和交联剂，基液和交联剂按重量比100：0.6～0.8；
基液组成：甲酸3.6～9%、乙酸4.8～12%、盐酸5.5～13.75%、稠化剂0.6～0.8%、高温缓蚀剂4.0～5.0%、铁离子稳定剂1.0～1.5%、长效粘土稳定剂0.5～1.0%、破乳助排剂0.5～1.0%、其余为水，各组分重量百分比之和为100%；
所述稠化剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵四种单体的共聚物，分子量在700-900万之间；
所述交联剂由氧氯化锆、甲醛和已二醛复合而成；
所述高温缓蚀剂为曼尼希碱与氯化2-烷基-1-（N-聚氧乙烯-2-胺乙基）咪唑啉-1-苄基铵脂肪酸盐的复合物；160℃下动态腐蚀速率≤70g/（m2·h）；
所述铁离子稳定剂为EDTA钙钠；
所述长效粘土稳定剂为环氧氯丙烷与多乙烯多胺共聚物；
所述破乳助排剂为聚氧乙烯烷基醇醚非离子表面活性剂。
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