CN106928408A

CN106928408A - 一种低粘度酸化缓速剂、其制备方法及缓速酸体系

Info

Publication number: CN106928408A
Application number: CN201710116020.9A
Authority: CN
Inventors: 全红平; 陈中豪; 张宁康; 王金玉; 张太亮; 谢欣苓
Original assignee: Chengdu Feierte Technology Development Co Ltd; Southwest Petroleum University
Current assignee: Chengdu Feierte Technology Development Co Ltd; Southwest Petroleum University
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: CN106928408B

Abstract

本发明公开了一种低粘度酸化缓速剂、其制备方法及缓速酸体系，该酸化缓速剂由单体聚合得到，所述单体包括：丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚‑1000、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2‑甲基‑2‑丙烯酸十八烷基酯。所述缓速酸体系包括下述质量份组成的原料：100份质量浓度20％的浓盐酸、0.5～0.7份酸化缓速剂、1份酸液缓蚀剂、1份铁离子稳定剂、1份粘土稳定剂和0.1份助排剂。本发明提供的酸化缓速剂粘度低，在酸液中流动性好，易注入，无明显增粘现象，具有容易返排、降低对储层造成二次伤害的优点，同时基于该酸化缓速剂形成的缓速酸体系，缓速效果好。

Description

一种低粘度酸化缓速剂、其制备方法及缓速酸体系

技术领域

本发明涉及一种酸化缓速剂、其制备方法及缓速酸体系，属于石油天然气技术领域。

背景技术

酸化是油气井增产、稳产，注水井稳注、增注的主要工艺措施之一。它是利用酸液清除生产井、注水井井底污染，恢复地层的渗透率或者溶蚀地层岩石胶结物以提高地层渗透率的增产措施。它通过向地层注入酸液，利用酸与矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的导流能力，从而使油气井增产、注水井增注。

在酸化施工中，所使用的常规酸液，如盐酸与土酸对灰岩和砂岩地层的酸化，由于酸、岩反应速度快，酸的作用距离短，只能消除近井地层的堵塞，达不到疏通深部地层通道从而增产的目的，甚至容易造成近井地带过度酸化，引起溶洞或出砂，破坏地层渗透性，严重影响油井增产、水井增注效果。因此，必须使用缓速酸进行地层深部酸化以改善酸化效果。缓速酸是一种能延缓酸液对地层反应速度的化学药剂。

为了增加酸、岩反应时间，减缓反应速度，近30年来国内外研究出了各种缓速酸，各有其优缺点。如：胶凝酸、乳化酸、活性酸、泡沫酸等。

胶凝酸也称为稠化酸，是指通过添加添加剂如稠化剂，提高了粘度的酸。稠化酸是一种高分子酸液，稠化剂主要有纤维素类、丙烯酰胺类和生物聚合物类等。其优点是可以有效地阻止H⁺的扩散速率，从而降低酸岩的反应速度；但其存在粘度大，注入地层困难，剪切性敏感，在残酸中破胶困难，容易对储层造成二次伤害等缺点。

乳化酸是在乳化剂和助乳化剂的作用下，将油和酸按照一定的比例配制而成的油包酸型乳状液，通常使用的是油为外相的乳状液。乳化酸在进入地层之后，油相就把酸液和岩石隔开，从而延缓了酸液与岩石的反应。乳化酸主要以油为外相，其通过乳状液在岩石表面形成油膜，酸液不会直接与岩壁接触，必须穿过油膜界面才能进行反应以达到缓速的效果。乳化酸滤失小、粘度高，适用于压裂酸化，能形成长而宽的裂缝。但是乳化酸存在施工摩阻较高，造成施工压力高，排量低，且成本较高的缺点。

活性酸又称为化学缓速酸，是指在酸液中加入表面活性剂，其作用机理为表面活性剂吸附在地层裂缝壁面，以达到延缓酸岩反应速度的效果。活性酸的缺点主要是控制滤失较差，所以其主要适用于酸岩反应速度受表面控制的低温白云岩地层，而与多级交替注入技术相结合就可用于中温白云岩储层。

泡沫酸是空气、N₂或CO₂等充气或气化了使酸液形成的泡沫体系进行地层酸化的工艺。泡沫酸由酸液、气体、起泡剂、稳泡剂、水溶性聚合物等组成。泡沫酸具有含液量低、表观粘度高、滤失量小，可有效地减缓酸岩反应速率并迅速返排等优点，但是在高温条件下，泡沫酸的稳定性降低，酸液滤失量增大，从而影响缓速酸效果。

发明内容

有鉴于此，本发明首先提供了一种低粘度的酸化缓速剂及其制备方法，其粘度低，在酸液中流动性好，易注入，无明显增粘现象，具有容易返排、降低对储层造成二次伤害的优点，同时本发明还基于该酸化缓速剂提供了一种缓速酸体系，缓速效果好。

本发明是通过下述的技术方案实现的：

首先本发明提供了一种低粘度酸化缓速剂，它由单体聚合得到，所述单体包括：丙烯酰胺(AM)、烯丙基聚氧乙烯醚-1000(APEG-1000)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯(OM)。

上述单体的摩尔配比为：n(OM)︰n(APEG-1000)︰n(AM)︰n(DMC)＝0.1︰0.1︰6.0︰3.4。

优选的是，所述单体的质量浓度为18％。

同时，本发明还提供了上述低粘度酸化缓速剂的制备方法，该方法为取质量分数5％的烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)于三口烧瓶中，加入适量纯水，加热溶解后将2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯(OM)加入，升温至65℃，溶解至澄清透明后加入烯丙基聚氧乙烯醚-1000(APEG-1000)，加热至完全溶解后再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，最后加入丙烯酰胺(AM)至完全溶解，使单体含量控制在一定浓度，加入一定量偶氮二异丁脒盐酸盐(V50)作为引发剂，将三口烧瓶置于一定温度下的恒温水浴锅中反应一段时间得到凝胶状产物，再用无水乙醇洗涤提纯3-5次，直至出现沉淀，在温度为50℃烘箱中烘干后，粉碎，得到的产物即为酸化缓速剂。

进一步的，所述增溶剂中单体OM、APEG-1000、AM与DMC的摩尔配比为0.1︰0.1︰6.0︰3.4。

进一步的，所述引发剂的加入量为占单体总质量的0.4％。

进一步的，所述恒温水浴反应的反应温度为50℃，反应时间4.5h。

同时，本发明还提供了一种缓速酸体系，它包括下述质量份组成的原料：100份质量浓度20％的浓盐酸、0.5～0.7份酸化缓速剂、1份酸液缓蚀剂FL4-2、1份铁离子稳定剂FL4-7、1份粘土稳定剂W205、0.1份助排剂FC-117；

所述酸化缓速剂为上述低粘度酸化缓速剂或上述制备方法制备得到的低粘度酸化缓速剂。

优选的是，上述酸化缓速剂的加入量为0.5份。

本发明选择丙烯酰胺(AM)，烯丙基聚氧乙烯醚-1000(APEG-1000)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯(OM)作为酸化缓速剂聚合反应的单体，所得到的酸化缓速剂粘度低，在酸液中流动性好，易注入，无明显增粘现象，具有容易返排、降低对储层造成二次伤害的优点，有利于低渗透和超低渗透储层的酸化处理。其适当的单体配比，防止了阴阳离子因配比不当出现沉淀；适当的引发剂加入量，有效控制了聚合物的分子量，满足了较好的酸液缓速性能和低粘能力。烯丙基聚氧乙烯醚单体结构中的聚氧乙烯醚长支链具有体积排斥和静电排斥的作用，能够增加主链的刚性，使主链不易卷曲、缠结，在溶液中构象伸展；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵作为阳离子单体，其本身带有阳离子，可吸附在岩石表面成膜，阻碍氢离子与岩石壁面反应，而且不与地层中阳离子发生反应生成沉淀，具有一定的耐酸性；而2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯则为聚合产物提供疏水链，与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵一起成膜，起到疏水屏障的作用；而丙烯酰胺具有良好的可聚合性，且来源广，成本低。

附图说明

图1为本发明酸化缓速剂的红外光谱图；

图2为乌氏黏度计的结构示意图；

图3为η_sp/C对C和lnη_r/C对C作图；

图4为酸化缓速剂加量对CO₂累积体积量的影响曲线图；

图5为不同酸化缓速剂加量的溶蚀速率曲线图；

图例说明：1、2、3—管；4—球A；5—球B；6—球C；7、8—刻度线。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当指出的是，下述实施例仅是本发明的优选实施方式，不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

一、本发明酸化缓速剂的制备方法

首先取5％(占纯水的质量分数)的烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)于三口烧瓶中，加入适量纯水，加热溶解后将2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯(OM)加入，升温至65℃，溶解至澄清透明后加入烯丙基聚氧乙烯醚-1000(APEG-1000)，加热至完全溶解后再加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，最后加入丙烯酰胺(AM)至完全溶解，使单体含量控制在一定浓度，加入一定量V50作为引发剂，将三口烧瓶置于一定温度下的恒温水浴锅中反应一段时间，得到凝胶状产物，再用无水乙醇洗涤提纯3-5次，直至出现沉淀，在温度为50℃烘箱中烘干后，粉碎，得到的产物即为酸化缓速剂。

二、酸化缓速剂的评价方法

在本次实验中，使用单因素实验法对酸化缓速剂合成条件进行优化时，参照石油天然气行业标准SY/T5886-2012《缓速酸性能评价方法》对酸化缓速剂进行评价；对酸化缓速剂进行性能评价时，为采集CO₂气体体积，确定酸岩反应过程中大理石的溶蚀量及酸岩反应速率的变化情况，采用了酸岩反应实验法。

2.1酸化缓速剂合成条件优化时使用的评价方法

取500mL的烧杯，称取50g左右20％的盐酸溶液，加入0.25g的酸化缓速剂，配置成浓度为0.5％酸化缓速剂溶液；搅拌均匀后用保鲜膜密封好，加热到70℃；取用过20目—40目筛的碳酸钙颗粒5.00克，迅速揭开保鲜膜后将碳酸钙颗粒倒入溶液中反应，反应15min后，将剩余的碳酸钙用纯水洗净烘干后称重并计算溶蚀率。

溶蚀率计算如下：

式中：η—岩样溶蚀率；m₁—反应前碳酸钙质量；m₂—反应后碳酸钙质量。

2.2酸化缓速剂性能评价时使用的评价方法

评价方法分为以下两个步骤：

(1)岩样的准备：在常规酸岩反应中，大理石与酸液的接触面积不确定，且并不是接触面积都相同，在相同条件下，接触面积不同，对其测定的溶蚀率并不十分准确，为得到酸岩反应速率，则需固定大理石与酸液的接触面积。本次实验通过岩样钻取机将大理石制成底面积为5cm²的圆柱体岩样，再用环氧树脂对该岩样进行包裹，最终使得大理石仅有一个底面在外与酸液接触。

(2)采气过程：固定大理石与酸液的接触面积，保持一定的温度，在反应器中加入一定量的酸液，每分钟计量一次排出水的体积，即产生的CO₂的体积，再由体积量推算出岩石的溶蚀量，最后做出CO₂累积量与时间的变化曲线。由酸岩反应原理单位时间内的溶蚀速率计算方法如下：

式中：u—酸岩溶蚀速率，(g/(cm²·min))；

n₂—单位时间内产生的CO₂摩尔质量；

V₂—单位时间内产生的CO₂体积，mL；

S—酸岩反应接触面积，cm²；

V₁—25℃时气体摩尔体积；

t—单位溶蚀时间。

三、酸化缓速剂制备条件优化实验

本次实验采用单因素法分别讨论单体配比、引发剂加量、单体浓度、反应温度以及反应时间五个因素对酸化缓速剂产物的缓速性能的影响，并使用2.1所述评价方法对酸化缓速剂进行评价，筛选出最优合成条件。

3.1单体配比优化

由于单体配比不同，所得外加剂的官能团比例会有很大的差别，单体配比对产物的性能有巨大的影响。固定反应条件：单体浓度为20％，引发剂加量为0.32％(占单体质量分数)，反应温度为50℃，反应时间为5h，改变单体配比，合成酸化缓速剂并对其缓速效果进行评价，实验结果见表2.1-2.3。

表2.1 DMC加量优化

由表2.1可知，当单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，DMC占单体质量的55.73％时，碳酸钙的溶蚀率最低，为88.8％。

表2.2 AM加量优化

由表2.2可知，当单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，AM占单体质量的33.60％时，碳酸钙的溶蚀率最低，为88.8％。

表2.3 APEG-1000加量优化

由表2.3可得，当单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，APEG-1000占单体质量的7.98％时，碳酸钙的溶蚀率最低，为88.8％。

由以上数据可得：单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4的条件下，各种单体的官能团之间起到很好的协同作用，使得产物可以有效的吸附在碳酸钙颗粒的表面，可以较好的形成吸附膜，从而降低盐酸和碳酸钙颗粒表面的反应速率，达到缓速的效果。

3.2单体质量浓度优化

在聚合反应过程中，适当的单体质量浓度能使反应单体达到最高反应程度，最大程度的得到预期的产物，而且单体浓度太低，会使得反应不太容易进行，但单体浓度过高，反应速率过快，链反应终止速率加快，也会降低酸化缓速剂缓速效果。讨论单体浓度时，固定单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，引发剂加量为0.32％(占单体质量分数)，反应温度为50℃，反应时间为5h，改变单体浓度，合成酸化缓速剂并对其缓速效果进行评价，实验结果见表2.4。

表2.4 单体质量浓度优化

由表2.4可知，单体浓度为18％时，其溶蚀率最低，为85.8％。这主要是由于单体中含有疏水长链以及亲水长链，随着单体浓度提高，聚合反应速率加快，这有助于提高酸化缓速剂的缓速性能，但单体浓度过高时，聚合体系的粘度将增加，聚合热不易散出，导致聚合体系的温度升高，链转移加聚，聚合度降低。另一方面，若单体浓度过小，生成的大分子链活动受阻，自由基不易扩散，引发效率下降，影响其聚合效果，影响产物在碳酸钙表面的吸附性能，影响酸岩反应速率。因此，筛选出最佳单体质量浓度为18％。

3.3引发剂加量优化

引发剂的加量对聚合反应有较为显著的影响，引发剂加量为引发剂质量占单体总质量的百分数，引发剂太少，单体不易进行反应，引发剂太多，所得聚合物分子量偏小，所以适当的引发剂加量有利于反应的进行，得到预期的产物，因此必须要研究引发剂加量对聚合物缓速性能的影响。合成时固定单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，单体浓度为18％，反应温度为50℃，反应时间为5h，改变引发剂加量，合成酸化缓速剂并对其缓速效果进行评价，实验结果见表2.5。

表2.5 引发剂加量优化

由表2.5可知，在引发剂加量在0.40％条件时，其溶蚀率最低，为82.00％，即可表明引发剂加量在0.40％时，初步酸化缓速剂的缓速效果最好。这是由于，引发剂加量过大或过小，都会影响产物的聚合程度和分子量，从而影响产物在碳酸钙颗粒表面的吸附情况，进而影响产物的缓速性能。因此筛选出最佳引发剂加量为0.40％。

3.4反应温度优化

在聚合反应过程中，温度对聚合反应也有重大影响，反应温度将提供在反应过程中所需要的能量，因此必须筛选出最合适的反应温度。讨论反应温度时，合成时，固定单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，单体浓度为18％，引发剂加量为0.40％，反应时间为5h，改变反应温度合成酸化缓速剂，实验结果见表2.6。

表2.6 反应温度优化

由表2.6可知，反应温度为50℃时，其溶蚀率最低,为82.00％。温度较低不能引发聚合反应或聚合反应引发不充分；温度过高则自由基的产生速率过快，自由基发生相互终止反应的几率也增加。因此筛选出最佳反应温度为50℃。

3.5反应时间优化

在聚合反应过程中，不同的反应时间会使得聚合产物有所不同，反应时间的不同会影响聚合产物上的官能团数量有所不同，从而使得聚合物的缓速效果有所不同。讨论反应时间，合成时，固定单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，单体浓度为18％，引发剂加量为0.40％,反应温度为50℃，改变反应时间合成酸化缓速剂，对得到的酸化缓速剂进行评价，筛选得到最佳反应时间，实验结果见表2.7。

表2.7 反应时间优化

由表2.7可知，对比在相同时间(15min)，相同碳酸钙颗粒加量(5.00g)，当反应进行到4.5h时，随着反应时间的延长，缓速效果没有得到较大的提升，说明聚合反应基本上结束，因此筛选出最佳反应时间为4.5h。

通过单因素实验法确定酸化缓速剂的最佳合成条件：单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，单体浓度为18％，引发剂加量为0.40％,反应温度为50℃，反应时间4.5h。

四、本发明酸化缓速剂的结构表征

4.1红外光谱表征

按照最佳合成条件：

“单体配比为n(OM):n(APEG-1000):n(AM):n(DMC)＝0.1:0.1:6.0:3.4，单体浓度为18％，引发剂加量为0.40％,反应温度为50℃，反应时间4.5h”制备得到本发明酸化缓速剂。

利用北京瑞利分析仪器公司WQF-520型傅里叶红外光谱仪，采用KBr压片法测定上述酸化缓速剂的红外吸收光谱，验证共聚物的分子基团和单体反应情况，结果见图1。由图1可知，3417cm^-1、3169cm^-1为酰胺基N-H键伸缩振动峰；2920cm^-1和2850cm^-1为甲基和亚甲基伸缩振动峰；1725cm^-1为链酯的C＝O伸缩振动峰；1618cm^-1为酰胺基的C＝O伸缩振动峰；1399cm^-1为甲基和亚甲基剪式伸缩振动峰；1281cm^-1为酯基的C-O伸缩振动峰；1116cm^-1为醚键C-O伸缩振动峰。此外，图中无碳碳双键的特征吸收峰，说明合成产物中不含有未聚合的单体。从上述分析可知，共聚物分子链上都带有初始设计的分子基团，由此推断，目标产物结构与设计相符。

4.2测定特性粘数[η]

采用粘度法测定上述酸性缓速剂的特性粘数，通过η_sp/C对C或lnη_r/C对C作图，外推至C＝0时所得截矩即为[η]。

其中，η_r可由溶剂流出时间(T₀)与溶液流出时间(T)求得：

其中，C为溶液的浓度，单位为g/mL。并且特性黏数与分子量之间符合下列关系式：

式中：K，常数，随着分子量和温度的增加略有减小；

α，常数，取决于温度和体系的性质，在0.5～1之间，一般为0.8；

待测物的粘均分子量。

在测量特性黏数与分子量过程中，所需仪器与用具有：乌氏黏度计；恒温水浴；温度计；秒表。乌氏黏度计的结构如图2所示。

方法具体为：取干燥的酸化缓速剂0.05g，取少量纯水搅拌溶解后转入50mL容量瓶中定容，制成0.1％g/mL的缓速剂溶液，调整恒温水浴温度在25℃±0.05℃，取干燥洁净的黏度计，使用5mL移液管量取该溶液10mL，沿洁净、干燥的乌氏黏度计的管2内壁注入球B5中，将黏度计垂直固定于恒温水浴中，并使水浴液面高于球C6，放置15min后，将管1、3各接一乳胶管，夹住管3的胶管，自管1处抽气，使供试品溶液的液面缓缓升高至球C6的中部，先开放管3，再开放管1，使供试品溶液在管内自然下落，用秒表准确记录液面自刻度线7下降至刻度线8处的流出时间，重复测定两次，两次测定值相差不得超过0.1秒，取两次的平均值为供试液的流出时间(T)。然后再用移液管向球B中分别加入2.5mL、5mL、7.5mL、25mL的蒸馏水后摇匀并放置15min，重复上述实验，记录留出时间(T)。

将黏度计内壁先用纯水清洗干净并在烘箱中烘干后，另取NaCl制成10％的NaCl溶液，按照上述操作测定流出时间。重复测定2次，两次测定值应相同，为溶剂的流出时间(T₀)。实验数据见表2.8。

表2.8 实验数据

T₀：103.2s 温度：25℃

以通过η_sp/C对C并且lnη_r/C对C作图，外推至C＝0时所得截矩即为[η]，如图3所示。由图3可得，上述酸化缓速剂的特性黏数[η]为121.57mL/g。

五、本发明酸化缓速剂性能评价

缓速酸在使用的时候，一般是几种酸化添加剂复配使用，因此将本发明酸化缓速剂与酸液缓蚀剂FL4-2、铁离子稳定剂FL4-7、粘土稳定剂W205、助排剂FC-117复配成体系评价缓速性能。在本实验中，酸液缓速剂为主要助剂，其他助剂如酸液缓蚀剂，铁离子稳定剂，粘度稳定剂，助排剂等为辅，其加量为固定值，现有技术对这几种助剂加量已有研究，且评价较好，因此直接运用该加量进行实验，在实验过程中，具有良好的配伍性。

5.1制备缓速酸体系

在100份质量浓度20％的浓盐酸中分别加入0、0.3、0.5和0.7份酸化缓速剂、并加入1份酸液缓蚀剂、1份铁离子稳定剂、1份粘土稳定剂、0.1份助排剂，使它们完全溶解得到缓速酸体系。

5.2酸岩反应实验

按上述方法配制缓速酸工作液体系，取30mL配制好的缓速酸工作液体系(缓速剂加量分别为0，0.3％，0.5％，0.7％)，将该工作液加热到75℃后注入到发生器中，在工作液与大理石接触后，则开始采集生成CO₂的体积量，每隔1分钟收集一次数据。采集生成CO₂的体积量后，做出与时间的变化曲线如图4所示，并计算出酸岩反应的溶蚀速率，做出其与时间的变化曲线如图5所示。

由图4可知，随着酸岩反应的进行，生成的CO₂体积量在逐渐增加，酸化缓速剂的不同加量条件下，生成的CO₂体积量有所不同，在缓速剂加量为0的工作液组反应最为迅速，在40分钟左右基本反应完全，0.3％酸化缓速剂反应较为迅速，且生成CO₂体积量多，则表示其反应迅速，溶蚀率相对较高一点，而0.5％和0.7％反应更为平缓，可看出其缓速效果较好，缓速时间可达120分钟以上。随酸化缓速剂的加量增加，其缓速效果也更好。

由图5可知，在酸化缓速剂的不同加量下，0.3％溶蚀速率下降明显，而0.5％和0.7％的溶蚀速率则较为平均，基本维持在一个水平上，有波动但波动并不大，也可看出其缓速效果较好。

由酸岩反应实验可以看出，随着外加剂的加量增加，相同时间内产生的二氧化碳的体积量减少，酸岩反应速率也在降低，说明，该缓速剂具有较好的缓速性能，因此，该缓速剂在酸液中的最佳加量为0.5％或0.7％。

5.3缓速酸体系粘度的评价

酸化缓速剂的粘度会影响酸液向地层注入，如果酸化工作液的粘度较大，则酸液不太容易注入地层，因此会缩小酸化的半径，缩短酸化距离，所以，需要对酸化缓速剂加入酸液之后和在进行酸岩反应后的酸液的粘度进行评价。配制不同质量分数的缓速酸体系，分别为0.3％、0.5％、0.7％，在75℃时，采用ZNN-D6B型电动六速粘度计，在170s^-1测定其表观粘度，实验结果见表3.1。

表3.1 不同加量酸化缓速剂工作液体系的表观粘度

由表3.1可以推出，在0.3％、0.5％不同酸化缓速剂加量下，酸液的表观粘度都比较低，初始粘度和残酸粘度在75℃时均保持在10mPa·s以下，当外加剂的加量达到0.7％时，残酸粘度达到了15.2mPa·s。因此当外加剂的加量为0.5％及以下时，其初始粘度较小，有利于酸液的注入，得到的残酸粘度也较小，有利于残酸的返排。以上实验结果表明加有酸化缓速剂的酸液易注入地层，有利于增大其酸化的半径，且有利于残酸的返排，以此提高了酸化效果。

由此可得，酸化缓速剂的最优加量为0.5％。

实验结论：

(1)在盐酸浓度20％，酸岩反应温度75℃，酸岩接触面积5cm²时，测定酸化缓速剂加量为0.3％、0.5％、0.7％生成的CO₂的体积量，评价其缓速性能。结果表明，酸化缓速剂其缓速效果明显，且随酸化缓速剂加量的增加，其缓速效果也更好。

(2)对加入酸化缓速剂的缓速酸体系评价其粘度。酸化缓速剂加量分别为0.3％、0.5％、0.7％，在75℃下，进行酸岩反应，测定其初始粘度和反应结束后的残酸的表观粘度，可知随酸化缓速剂的加量增加，其粘度逐渐增加，质量分数为0.3％和0.5％的初始粘度和残酸粘度均在10mPa·s以下，但当加量为0.7％时，残酸粘度达到了15.2mPa·s。则表明当酸化缓速剂加量为0.5％时，酸岩反应过程中酸液的粘度较小，有利于酸液的注入和返排。

Claims

1.一种低粘度酸化缓速剂，其特征在于：由单体聚合得到，所述单体包括：丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚-1000、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯。

2.根据权利要求1所述的一种低粘度酸化缓速剂，其特征在于：所述单体的摩尔配比为：2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯︰烯丙基聚氧乙烯醚-1000︰丙烯酰胺︰甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵＝0.1︰0.1︰6.0︰3.4。

3.根据权利要求1所述的一种低粘度酸化缓速剂，其特征在于：所述单体的质量浓度为18％。

4.一种低粘度酸化缓速剂的制备方法，其特征在于：首先向增溶剂中加入水，然后向其中依次加入四种单体，具体为：先加入2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯加热至溶解后，再加入烯丙基聚氧乙烯醚-1000加热至溶解，然后加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵至溶解后再加入丙烯酰胺至溶解；然后加入引发剂，恒温水浴反应得到凝胶状物体，将凝胶状物体用无水乙醇洗涤提纯后得到沉淀，将沉淀烘干、粉碎即得低粘度酸化缓速剂；所述增溶剂为烷基酚聚氧乙烯醚，所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐。

5.根据权利要求4所述的一种低粘度酸化缓速剂的制备方法，其特征在于：所述增溶剂的质量分数为5％。

6.根据权利要求4所述的一种低粘度酸化缓速剂的制备方法，其特征在于：所述增溶剂中四种单体2-甲基-2-丙烯酸十八烷基酯、烯丙基聚氧乙烯醚-1000、丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的摩尔配比为0.1︰0.1︰6.0︰3.4。

7.根据权利要求4所述的一种低粘度酸化缓速剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂的加入量为占单体总质量的0.4％。

8.根据权利要求4所述的一种低粘度酸化缓速剂的制备方法，其特征在于：所述恒温水浴反应的反应温度为50℃，反应时间4.5h。

9.一种缓速酸体系，其特征在于：包括下述质量份组成的原料：100份质量浓度20％的浓盐酸、0.5～0.7份酸化缓速剂、1份酸液缓蚀剂FL4-2、1份铁离子稳定剂FL4-7、1份粘土稳定剂W205、0.1份助排剂FC-117；

所述酸化缓速剂选自权利要求1至3中任一项所述的低粘度酸化缓速剂或权利要求4至8中任一项所制备的低粘度酸化缓速剂。

10.根据权利要求9所述的一种缓速酸体系，其特征在于：所述酸化缓速剂的加入量为0.5份。