CN106750345A - 一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)；再以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’‑偶氮二(4‑腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS‑TBA)；然后将末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS‑TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂进行接枝共聚；将接枝共聚产物经造粒、烘干得到的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂，本发明合成的滑溜水压裂可降解转向剂具有易自降解、返排性能好，暂堵强度高及原料环保的优点。

Description

一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法
技术领域
本发明涉及油气田压裂改造技术领域，具体涉及一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法。
背景技术
暂堵转向压裂是提高初次压裂压后短期内高含水油井产量和采收率最有效的增产措施之一，通过在压裂过程中实时加入暂堵剂，暂堵老缝或已加砂缝，通过破裂压力、裂缝延伸压力的变化使流体发生转向，从而造出新缝。国内在暂堵剂的研发方面也做了大量工作，并且市场上也有较为成熟的暂堵剂产品，目前应用较为成熟的水基选择性暂堵剂主要分为凝胶类和聚合物类，但普遍存在着原料成本高、有毒，暂堵剂产品封堵强度不理想及返排性能欠佳等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，合成的滑溜水压裂可降解转向剂具有易自降解、返排性能好，暂堵强度高及原料环保的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度175～185℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为8～12h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，其反应过程为：
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为25％～30％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，其反应过程为：
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为10％～15％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为10％～15％，淀粉的质量分数为15％～20％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.2％～0.3％，其余为水分，其反应过程为：
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
本发明有益效果是：滑溜水压裂可降解转向剂在清水中28小时内的自溶解率达到100％，过渗透率为59.4×10-3μm2裂缝可承受强度大于53.8MPa/m，暂堵率超过96.8％，能够有效封堵地层裂缝，满足暂堵转向压裂的现场施工要求。同时还具有原料来源广、生产过程无污染、产物可以生物降解、热稳定性好、承压变形能力强及返排性能好的特点。
附图说明
图1为实施例2制备的滑溜水压裂可降解转向剂的溶解时间曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细描述。
实施例1，一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度175℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为8h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为25％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为10％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为10％，淀粉的质量分数为15％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.2％，其余为水分，
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
实施例2，一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度180℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为10h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为28％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为13％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为13％，淀粉的质量分数为18％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.3％，其余为水分，
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
实施例3，一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度185℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为12h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为30％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为15％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为15％，淀粉的质量分数为20％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.3％，其余为水分，
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
以实施例2得到的可降解压裂暂堵转向剂为例对其效果进行评价：
本实施例滑溜水可降解压裂暂堵转向剂的溶解性能：称取5g合成的滑溜水可降解压裂暂堵转向剂放入100mL的自来水中，匀速搅拌一定时间后过滤溶液，剩余残渣烘干后称量质量，其溶解时间曲线见图1，从图1中可以看出，所合成的滑溜水可降解压裂暂堵转向剂在28小时内便可实现完全溶解，而且测得其完全溶解后溶液的粘度小于10mPa·s，表明其在压裂液中具有良好的溶解和反排性能。
本实施例滑溜水可降解压裂暂堵转向剂的强度：在80℃下，采用不同渗透率的人工造缝岩心，滑溜水可降解压裂暂堵转向剂的封堵强度见表1。由表1可知，滑溜水可降解压裂暂堵转向剂的封堵强度随岩心渗透率的增大而减小，最高的压力梯度为53.8MPa/m。滑溜水可降解压裂暂堵转向剂具有封堵原有的裂缝，使新裂缝偏离最大主应力方向的能力。
表1
本实施例滑溜水可降解压裂暂堵转向剂的暂堵性能：在温度80℃下，用地清水配制10g/L的滑溜水可降解压裂暂堵转向剂溶液，用不同渗透率的人工造缝岩心(长6.5cm、直径约2.5cm)进行暂堵与解堵实验。实验过程为：岩心抽提、烘干、饱和地层水→水测渗透率K0→挤注1PV滑溜水可降解压裂暂堵转向剂→测岩心渗透率K1→清水后续冲洗→测岩心渗透率K2。滑溜水可降解压裂暂堵转向剂在不同渗透率岩心中的暂堵、解堵性能见表2。
表2
由表2可知，随岩心K0的增大，暂堵率减小，恢复率增大。滑溜水可降解压裂暂堵转向剂对不同渗透率岩心的暂堵率大于92.5％，对非均质储层能进行有效的封堵。而且经清水冲涮后的岩心的渗透回复率大于92.6％，表明滑溜水可降解压裂暂堵转向剂具有较好的暂堵、解堵能力，在压裂施工后能迅速解堵。

Claims (4)

1.一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度175～185℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为8～12h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万；
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为25％～30％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h；
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为10％～15％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为10％～15％，淀粉的质量分数为15％～20％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.2％～0.3％，其余为水分；
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
2.根据权利要求1所述的一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度175℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为8h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为25％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为10％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为10％，淀粉的质量分数为15％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.2％，其余为水分，
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
3.根据权利要求1所述的一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度180℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为10h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为28％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为13％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为13％，淀粉的质量分数为18％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.3％，其余为水分，
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
4.根据权利要求1所述的一种滑溜水压裂可降解转向剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以乳酸(LA)为单体，辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为引发剂，控制温度185℃，在氮气保护下合成末端为羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的加量为单体总量的0.5％，反应时间为12h，末端为羧基的聚乳酸(PLA)的分子量为4～6万，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))为引发剂，在氮气保护下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的质量比为1:2，功能单体总量为30％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量为功能单体总量的1％，反应温度为50℃，反应时间4h，
3)将合成的末端为羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)与淀粉溶液混合，以浓硫酸为催化剂，在95℃恒温反应4h进行接枝共聚，其中末端为羧基的聚乳酸(PLA)的质量分数为15％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的质量分数为15％，淀粉的质量分数为20％，浓硫酸加量为反应物总体积的0.3％，其余为水分，
4)将步骤3)接枝共聚产物经造粒、烘干并筛分出40～60目的固体颗粒即为滑溜水可降解压裂暂堵转向剂。
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