CN109485787B - 一种乳液酸化胶凝剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田酸化施工技术领域，尤其是一种乳液酸化胶凝剂的制备方法。该乳液酸化胶凝剂主要由甲基丙烯酰胺、阳离子单体、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸盐、乳化剂、矿物油、引发体系、碱性溶液和水组成。本发明的一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，制得的乳液酸化胶凝剂在酸溶液中溶解速度快，能够实现连续混配，大大降低了配酸强度，提高酸化施工效率；同时增粘、抗温效果好、缓速性能明显，适合高温深井酸化施工，有利于形成长溶蚀孔道，提高酸化效果。
Description
技术领域
本发明涉及油田酸化施工技术领域，尤其是一种乳液酸化胶凝剂的制备方法。
背景技术
酸化是油气井增产、水井增注的主要措施。通过酸液对地层的溶蚀作用，可在地层中形成酸蚀孔道，从而提高储层的导流能力，进而增加油气井产量。酸化液是酸化施工的血液，对酸化效果的好坏起到了决定性作用。
随着油气勘探开发的进行，深井、超深井日趋增加，普通酸液体系在高温下反应速度快，难以形成长溶蚀孔道，为了减缓酸岩反应速率，往往需要在酸液中添加胶凝剂。目前使用的酸化胶凝剂均为粉末状产品，这类产品在酸中很难溶解，溶解速度缓慢，且易形成鱼眼，因此，胶凝酸现场配制困难，严重影响了酸化施工的效率和效果。因此，研发一种可快速溶解的乳液类酸化胶凝剂是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，以解决酸化施工过程中胶凝酸配制时耗长现场配酸步骤繁琐的缺点，制备的乳液酸化胶凝剂能够在酸液中快速溶解，大大缩短了酸液的配制时间，提高了酸液配制效率，同时具有良好增粘效果，能够有效降低酸岩反应速率，形成长的溶蚀孔道，提高油藏改造效果。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，主要由甲基丙烯酰胺、阳离子单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、复合乳化剂、矿物油、氧化-还原引发体系、碱性溶液和水制备而成，制备过程包括如下步骤：将丙烯酰胺、阳离子单体、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和氧化剂溶解在水中，并通过碱性溶液调节pH值为5-8，制得水相；将复合乳化剂和矿物油混合，搅拌均匀，制得油相；将水相滴加到油相中，滴加完全后搅拌3-8min，在搅拌作用下得到稳定的白色乳状液，将惰性气体导管插入到白色乳状液中，通惰性气体15-30min，除去白色乳状液中的溶解氧，然后往白色乳状液中缓慢滴入还原剂，在40-60℃下聚合反应4-6h，即得。
优选的，所述阳离子单体为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、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种。
优选的，所述复合乳化剂的HLB值为6-9。
更优选的，所述复合乳化剂为HLB值为6-9的山梨醇酐油酸脂和失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚按1：3-3：:1的配比混合制得。
优选的，所述矿物油为煤油、白油、甲苯、环己烷、柴油中的一种或多种。
优选的，所述矿物油的用量为乳液酸化胶凝剂总质量的20%～30%。
更优选的，所述复合乳化剂的用量不超过矿物油总质量的5%。
优选的，所述氧化-还原引发体系中氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种；还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硝酸钠和硫代硫酸钠中的一种或多种；氧化-还原引发体系中氧化剂与还原剂的摩尔比为0.8：1.2-1.2：0.6。
优选的，所述碱性溶液为30%氢氧化钠水溶液、30%氢氧化钾水溶液或30%氨水中的一种或多种。
优选的，所述惰性气体为氮气。
优选的，所述各原料组分的质量份数如下：甲基丙烯酰胺50-80份、阳离子单体30-40份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐18-30份、复合乳化剂4-6份、矿物油90-120份、氧化-还原引发体系5-6份、水200-300份和碱性溶液适量。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，具有在酸中溶解速度快，不易形成鱼眼，能够实现实时在线混配的优点，大大缩短了酸液准备时间，提高了配酸效率，降低了配酸劳动强度；此外，该乳液酸化胶凝剂抗温能力强、增粘效果好，特别适合高温储层的深部酸化。
具体实施方式
实施例1
一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）将50g甲基丙烯酰胺、30g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、18g 2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和0.2g 过硫酸钾溶解在200g蒸馏水中，然后用30%氢氧化钠水溶液调节pH值为7，制备成水相备用。
（2）将2.5g山梨醇酐油酸脂与1.8g失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚混合均匀制备成复合乳化剂，将复合乳化剂加入到90g煤油中，搅拌均匀，制得油相。
（3）在高速搅拌下将上述水相滴加到油相中，水相滴加完全后，高速搅拌5min，得到稳定的白色乳状液，将氮气导管插入到乳状液中，通氮气20min，除去乳液中的溶解氧，然后往乳液中缓慢滴入5ml 5%的亚硫酸钠水溶液，在45℃下聚合反应5h，即得。
经性能测试实验显示，按照上述方法制得的乳液酸化胶凝剂，粘均分子量为1200万，在室温下放置12个月稳定不分层；该酸化胶凝剂在2min内即可在20%HCl中完全溶解，在30℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为69mPa.s,90℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为36mPa.s，增粘、耐温性能优异。
实施例2
一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）将60g甲基丙烯酰胺、30g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、22g 2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和0.3g 过硫酸铵，溶解在200g蒸馏水中，然后用30%氢氧化钾水溶液调节pH值为7，制备成水相备用。
（2）将3g山梨醇酐油酸脂与2g失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚混合均匀制备成复合乳化剂，将复合乳化剂加入到100g白油中，搅拌均匀，制得油相。
（3）在高速搅拌下将上述水相滴加到油相中，水相滴加完全后，高速搅拌5min，得到稳定的白色乳状液，将氮气导管插入到乳状液中，通氮气30min，除去乳液中的溶解氧，然后往乳液中缓慢滴入5ml 5%的亚硫酸氢钠水溶液，在50℃下聚合反应5h，得到酸化胶凝剂乳液。
经性能测试实验显示，按照上述方法制得的乳液酸化胶凝剂，粘均分子量为1000万，在室温下放置12个月稳定不分层。该酸化胶凝剂在2min内即可在20%HCl中完全溶解，在30℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为63mPa.s,90℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为30mPa.s，增粘、耐温性能优异。
实施例3
一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）将50g甲基丙烯酰胺、35g二甲基二烯丙基氯化铵、25g 2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和0.25g 偶氮二异丁基脒盐酸盐溶解在250g蒸馏水中，然后用30%氢氧化钠水溶液调节pH值为7，制备成水相备用。
（2）将2.5g山梨醇酐油酸脂与1.8g失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚混合均匀制备成复合乳化剂，将复合乳化剂加入到90g环己烷中，搅拌均匀，制得油相。
（3）在高速搅拌下将上述水相滴加到油相中，水相滴加完全后，高速搅拌5min，得到稳定的白色乳状液，将氮气导管插入到乳状液中，通氮气20min，除去乳液中的溶解氧，然后往乳液中缓慢滴入5ml 5%的硫代硫酸钠水溶液，在45℃下聚合反应5h，得到酸化胶凝剂乳液。
经性能测试实验显示，按照上述方法制得的乳液酸化胶凝剂，粘均分子量为1600万，在室温下放置12个月稳定不分层。该酸化胶凝剂在2min内即可在20%HCl中完全溶解，在30℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为72mPa.s,90℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为45mPa.s，增粘、耐温性能优异。
实施例4
一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）将60g甲基丙烯酰胺、35g二甲基二烯丙基氯化铵、25g 2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和0.25g 偶氮二异丁基脒盐酸盐溶解在250g蒸馏水中，然后用30%氢氧化钠水溶液调节pH值为7，制备成水相备用。
（2）将3.5g山梨醇酐油酸脂与2.5g失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚混合均匀制备成复合乳化剂，将复合乳化剂加入到120g甲苯中，搅拌均匀，制得油相。
（3）在高速搅拌下将上述水相滴加到油相中，水相滴加完全后，高速搅拌5min，得到稳定的白色乳状液，将氮气导管插入到乳状液中，通氮气20min，除去乳液中的溶解氧，然后往乳液中缓慢滴入5ml 5%的硫代硫酸钠水溶液，在55℃下聚合反应5h，得到酸化胶凝剂乳液。
经性能测试实验显示，按照上述方法制得的乳液酸化胶凝剂，粘均分子量为1300万，在室温下放置12个月稳定不分层。该酸化胶凝剂在2min内即可在20%HCl中完全溶解，在30℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为64mPa.s,90℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为40mPa.s，增粘、耐温性能优异。
实施例5
一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）将80g甲基丙烯酰胺、40g二甲基二烯丙基氯化铵、25g 2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和0.4g 偶氮二异丁腈溶解在300g蒸馏水中，然后用30%氢氧化钠水溶液调节pH值为7，制备成水相备用。
（2）将4g山梨醇酐油酸脂与2g失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚混合均匀制备成复合乳化剂，将复合乳化剂加入到120g柴油中，搅拌均匀，制得油相。
（3）在高速搅拌下将上述水相滴加到油相中，水相滴加完全后，高速搅拌5min，得到稳定的白色乳状液，将氮气导管插入到乳状液中，通氮气20min，除去乳液中的溶解氧，然后往乳液中缓慢滴入5ml 8%的亚硝酸钠水溶液，在45℃下聚合反应5h，得到酸化胶凝剂乳液。
经性能测试实验显示，按照上述方法制得的乳液酸化胶凝剂，粘均分子量为2000万，在室温下放置12个月稳定不分层。该酸化胶凝剂在2min内即可在20%HCl中完全溶解，在30℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为81mPa.s,90℃下，2%乳液酸化胶凝剂的粘度为42mPa.s，增粘、耐温性能优异。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，其特征在于：由甲基丙烯酰胺、阳离子单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、复合乳化剂、矿物油、氧化-还原引发体系、碱性溶液和水制备而成，制备过程包括如下步骤：将丙烯酰胺、阳离子单体、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸盐和氧化剂溶解在水中，并通过碱性溶液调节pH值为5-8，制得水相；将复合乳化剂和矿物油混合，搅拌均匀，制得油相；将水相滴加到油相中，滴加完全后搅拌3-8min，在搅拌作用下得到稳定的白色乳状液，将惰性气体导管插入到白色乳状液中，通惰性气体15-30min，除去白色乳状液中的溶解氧，然后往白色乳状液中缓慢滴入还原剂，在40-60℃下聚合反应4-6h，即得；所述各原料组分的质量份数如下：甲基丙烯酰胺50-80份、阳离子单体30-40份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐18-30份、复合乳化剂4-6份、矿物油90-120份、氧化-还原引发体系5-6份、水200-300份和碱性溶液适量；所述阳离子单体为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、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或多种；所述复合乳化剂为HLB值为6-9的山梨醇酐油酸脂和失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚按1：3-3：:1的配比混合制得；所述矿物油为煤油、白油、甲苯、环己烷、柴油中的一种或多种，所述矿物油的用量为乳液酸化胶凝剂总质量的20%～30%。
2.如权利要求1所述的一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，其特征在于：所述复合乳化剂的用量不超过矿物油总质量的5%。
3.如权利要求1所述的一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，其特征在于：所述氧化-还原引发体系中氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种；还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硝酸钠和硫代硫酸钠中的一种或多种；氧化-还原引发体系中氧化剂与还原剂的摩尔比为0.8：1.2-1.2：0.6。
4.如权利要求1所述的一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液为30%氢氧化钠水溶液、30%氢氧化钾水溶液或30%氨水中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种乳液酸化胶凝剂的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气。
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