CN113150765A - 一种酸化压裂用缩膨剂及其配置方法 - Google Patents
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Classifications
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- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
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Abstract
本发明涉及一种酸化压裂用缩膨剂及其配置方法，该缩膨剂包括如下原料：丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、过硫酸铵、氯化钾、溶剂；上述原料的重量份配比方案如下：丙烯酰胺：22.5～33.75份；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺：7.5～11.25份；过硫酸铵：0.1～0.2份；氯化钾：0.75～1.8份；溶剂：100～150份。本发明提供的缩膨剂同时具有防膨、缩膨的作用，既能有效抑制粘土矿物的膨胀，防止粘土颗粒分散运移，又能使已经膨胀的粘土矿物缩膨，恢复储层的渗透能力。
Description
技术领域
本发明属于油田开发技术领域，涉及一种酸化压裂用缩膨剂及其配置方法。
背景技术
在油气田开发过程中，油田注水开发过程中,由于注入水的矿化度、特别是清水的矿化度远低于地层水的矿化度,易造成地层黏土矿物的膨胀、微粒运移,从而产生油层伤害,降低油层渗透率,表现为注水压力上升,注水量减少,吸水剖面迅速变差。更为严重的是黏土含量高的地层发生膨胀后会造成套管的变形或错断,使该井无法正常生产。储层黏土矿物含量高的井在采取酸化、压裂等技术措施时,不但效果不明显,有时会出现负效果。对于黏土矿物已经水化膨胀的情况,传统黏土稳定剂即防膨剂对储层渗透能力的恢复作用很小。针对这种情况,目前主要采取使用缩膨剂和KCl复配使用，不但解决了无机盐长效性不足的问题，而且提高了阳离子聚合物类缩膨剂的效率。
中国专利公开号为CN105623636A的申请文件提供了一种防膨缩膨剂，它是由季铵盐类阳离子聚合物、氨基磺酸、无机盐和水组成；专利公开号为CN107434971A的申请文件提供了一种注水井防膨缩膨剂，它是由羟丙基三甲基季铵盐、氯化钾和水组成；专利公开号为CN104212429A的申请文件提供了一种防膨缩膨剂，它是由浓度为30％的盐酸、33％的三甲胺溶液、十六烷基三甲基溴化铵固体和环氧氯丙烷液体组成；专利公开号为CN105754579A的申请文件提供了一种粘土防膨缩膨剂，它是由烷基化聚醚胺、聚乙二胺、酸和水组成。专利公开号为CN105647509A的申请文件提供了一种防膨缩膨剂，它是由二甲基二烯丙基氯化铵、环氧氯丙烷、乙二胺、过硫酸钾、尿素、阳离子改性淀粉、氯化钾、氯化铵和水，还加入了氟表面活性剂；前四项发明提供的防膨缩膨剂都具有良好的防膨效果，对粘土的膨胀和分散运移有很好抑制作用，同时也能使已膨胀的粘土颗粒体积收缩，达到有效改善油层渗透率的目的，但是对粘土的收缩能力有限。且均为低聚的小分子缩膨剂，对粘土的防缩膨性能有限；CN105647509A提供的防膨缩膨剂具有一定的表面活性，是通过加入一定量的氟表面活性剂实现的，可能造成储层润湿反转。
发明内容
本发明的目的是提供一种酸化压裂用缩膨剂及其配置方法，解决了现有技术中存在的粘土遇水膨胀和分散运移，导致渗透率下降，注水压力下降，石油采出率下降的问题，缓解粘土矿物对储层的伤害。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种酸化压裂用缩膨剂，该缩膨剂包括如下原料：
丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、过硫酸铵、氯化钾、溶剂；
上述原料的重量份配比方案如下：
丙烯酰胺：22.5～33.75份；
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺：7.5～11.25份；
过硫酸铵：0.1～0.2份；
氯化钾：0.75～1.8份；
溶剂：100～150份。
进一步的，所述的溶剂为实验室用去离子水。
上述酸化压裂用缩膨剂的制备方法包括如下步骤：
S1.按重量份称取各原料；
S2.用去离子水将丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺按比例混合均匀，在反应釜中反应，直至温度升至85℃；
S3.待上述反应稳定后，向上述反应液中匀速滴入过硫酸铵，滴定完后继续反应，反应2～10h，得成品；
S4.取上述成品100ml，分别加入氯化钾进行复配，搅拌15～30分钟，得到所述缩膨剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的缩膨剂同时具有防膨、缩膨的作用，既能有效抑制粘土矿物的膨胀，防止粘土颗粒分散运移，又能使已经膨胀的粘土矿物缩膨，恢复储层的渗透能力。
本发明甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺单体的加入大大提高了聚合物的耐温性能，能满足油田上碳酸盐岩中高温油水井酸化缓速的要求；与无机盐KCl复配使用，提高了阳离子聚合物类防膨缩膨剂的效果。
本发明提供的缩膨剂的装备工艺简单，价格相对较低，易操作，污染少，易于工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的缩膨剂是一种化学合成的阳离子高分子聚合物，具有抑制粘土膨胀，稳定粘土颗粒，阻止粘土分散运移，使已膨胀的粘土所吸附的水分子脱离，收缩粘土膨胀体积，恢复被堵塞的地层孔隙的性能，收缩粘土膨胀体积。无机盐KCl具有很好的防膨、缩膨性能，价格低廉，但是其对粘土的抑制周期很短。将阳离子聚合物类粘土稳定剂与KCl复配使用会取得更好的防膨、缩膨效果，不但解决了无机盐长效性不足的问题，而且提高了阳离子聚合物类缩膨剂的缩膨率。由于两种类型的协同作用，在复配使用时，其效果明显优于单独使用一种防膨缩膨剂时的效果。
下面通过具体实施例对本发明进行详细的说明：
实施例1：
一种酸化压裂用缩膨剂，在反应釜中先加入丙烯酰胺22.5g和100ml H2O，在搅拌状态下将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵7.5g加入，并升温至30℃，反应30分钟，使体系变为澄清透明溶液后，调剂温度至75℃，等温度升至75℃后，将过硫酸铵0.15g和50ml的水混合均匀，匀速滴入反应釜中的混合液中，滴加大约30分钟后，得到白色透明液体，继续反应3h,得到淡黄色透明凝胶，加入氯化钾0.75g进行复配，搅拌15～30分钟，即为目标缩膨剂。
将防膨缩膨剂稀释成质量浓度为0.5％的溶液，加入蒙脱石充分摇匀，在离心机里进行离心，测定离心后的膨胀体积，通过计算防膨率达到81.2％，缩膨率达到61％，具有明显的防膨、缩膨效果。
实施例2：
一种酸化压裂用缩膨剂，在反应釜中先加入丙烯酰胺28.125g和100ml H2O，在搅拌状态下将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵9.375g加入，并升温至30℃，反应30分钟，使体系变为澄清透明溶液后，调剂温度至75℃，等温度升至75℃后，将过硫酸铵0.2g和50ml的水混合均匀，匀速滴入反应釜中的混合液中，滴加大约30分钟后，得到白色透明液体，继续反应3.5h,得到淡黄色透明凝胶，加入氯化钾1.2g进行复配，搅拌15～30分钟，即为目标缩膨剂。
将防膨缩膨剂稀释成质量浓度为0.5％的溶液，加入蒙脱石充分摇匀，在离心机里进行离心，测定离心后的膨胀体积，通过计算防膨率达到83.8％，缩膨率达到63.5％，具有明显的防膨、缩膨效果。
实施例3：
一种酸化压裂用缩膨剂，在反应釜中先加入丙烯酰胺22.5g和100ml H2O，在搅拌状态下将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵7.5g加入，并升温至30℃，反应30分钟，使体系变为澄清透明溶液后，调剂温度至80℃，等温度升至80℃后，将过硫酸铵0.1g和50ml的水混合均匀，匀速滴入反应釜中的混合液中，滴加大约30分钟后，得到白色透明液体，继续反应2h,得到淡黄色透明凝胶，加入氯化钾1.5g进行复配，搅拌15～30分钟，即为目标缩膨剂。
将防膨缩膨剂稀释成质量浓度为1％的溶液，加入蒙脱石充分摇匀，在离心机里进行离心，测定离心后的膨胀体积，通过计算防膨率达到85％，缩膨率达到61.5％，具有明显的防膨、缩膨效果。
实施例4：
一种酸化压裂用缩膨剂，在反应釜中先加入丙烯酰胺33.75g和100ml H2O，在搅拌状态下将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵11.25g加入，并升温至30℃，反应30分钟，使体系变为澄清透明溶液后，调剂温度至80℃，等温度升至80℃后，将过硫酸铵0.15g和50ml的水混合均匀，匀速滴入反应釜中的混合液中，滴加大约30分钟后，得到白色透明液体，继续反应2.5h,得到淡黄色透明凝胶，加入氯化钾1.8g进行复配，搅拌15～30分钟，即为目标缩膨剂。
将防膨缩膨剂稀释成质量浓度为1％的溶液，加入蒙脱石充分摇匀，在离心机里进行离心，测定离心后的膨胀体积，通过计算防膨率达到91％，缩膨率达到65％，具有明显的防膨、缩膨效果。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。
Claims (3)
1.一种酸化压裂用缩膨剂，其特征在于，该缩膨剂包括如下原料：
丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、过硫酸铵、氯化钾、溶剂；
上述原料的重量份配比方案如下：
丙烯酰胺：22.5～33.75份；
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺：7.5～11.25份；
过硫酸铵：0.1～0.2份；
氯化钾：0.75～1.8份；
溶剂：100～150份。
2.根据权利要求1所述酸化压裂用缩膨剂，其特征在于，所述的溶剂为实验室用去离子水。
3.根据权利要求1或2所述酸化压裂用缩膨剂，其特征在于，所述酸化压裂用缩膨剂的制备方法包括如下步骤：
S1.按重量份称取各原料；
S2.用去离子水将丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺按比例混合均匀，在反应釜中反应，直至温度升至85℃；
S3.待上述反应稳定后，向上述反应液中匀速滴入过硫酸铵，滴定完后继续反应，反应2～10h，得成品；
S4.取上述成品100ml，分别加入氯化钾进行复配，搅拌15～30分钟，得到所述缩膨剂。
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