CN116355600A - 一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高分子材料技术领域的一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用：所述温度开关型暂堵剂是以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂制备所得，以丙烯酰胺，N‑乙烯基吡咯烷酮，2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙烷磺酸为单体，采用自由基聚合反应制备了共聚物PANA，然后以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂，制备了温度开关型暂堵剂，所制备的温度开关型暂堵剂具有良好的耐温性和抗剪切性，在一定温度下能完全对裂缝进行封堵，同时具有较高的突破压力，对储层也有良好的保护性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是指一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用。
背景技术
低渗透、非常规油藏已成为世界石油工业勘探开发的重点，常规水力压裂作为增产改造低渗透、非常规储层的有效手段，只能形成对称的双平面储层，受影响的油气资源有限，难以再次增产，因此，探索增加有效重整体积的技术非常必要。
关于暂堵技术的研究发展迅速，该技术利用机械或化学材料实现对现有裂缝的密封，提高了井筒或裂缝中的净压力，以便在地层中产生更多的新裂缝，增加整形体积，解决了传统压裂技术无法有效增产的问题。
临时堵漏压裂技术大致可分为两种类型，其中机械暂堵技术消耗成本高、施工过程长，化工临时堵裂技术是将化学暂堵剂泵入储层，密封裂缝和孔隙，施工后可自行降解或注入储层降解，再随抽出的流体返回地表，对储层的破坏较小，因此，高性能暂堵剂是压裂技术的关键。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用，本发明首先以丙烯酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸为单体，采用自由基聚合反应制备了共聚物PANA，然后以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂，制备了温度开关型暂堵剂，所制备的温度开关型暂堵剂具有良好的耐温性和抗剪切性，在一定温度下能完全对裂缝进行封堵，同时具有较高的突破压力，对储层也有良好的保护性能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用，所述温度开关型暂堵剂是以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂制备所得。
进一步地，如图2所示，所述共聚物PANA以丙烯酰胺单体，N-乙烯基吡咯烷酮，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，过硫酸铵通过自由基聚合反应制得。
进一步地，所述自由基聚合反应中丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的质量比为3:1:1。
进一步地，所述自由基聚合反应中丙烯酰胺单体浓度为20.0wt%，过硫酸铵浓度为0.8wt%。
进一步地，所述自由基聚合反应温度为60℃，时间为4h。
进一步地，如图1所示，所述共聚物PANA和聚乙烯亚胺通过交联反应制备温度开关型暂堵剂。
进一步地，所述交联反应中共聚物PANA浓度为2.0-6.0wt%，聚乙烯亚胺浓度为1.0wt%。
进一步地，所述交联反应的反应温度为90℃，反应时间为60min。
进一步地，所述聚乙烯亚胺纯度为98%。
进一步地，所述N-乙烯基吡咯烷酮纯度为99%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸纯度为98%，过硫酸铵纯度为98%。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：
（1）本发明将N-乙烯基吡咯烷酮作为温度响应剂，成功制备出了可在不同温度条件下降解并溶于压裂液环境的高强度暂堵剂。
（2）本发明所制备的温度开关型暂堵剂具有良好的耐温性和抗剪切性。
（3）本发明所制备的温度开关型暂堵剂在pH为10，温度为120°C时，可将驱虫压力为2MPa的裂缝完全密封。
（4）本发明所制备的温度开关型暂堵剂的最大突破压力达到了12.6MPa，具有良好的堵漏承压性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种温度开关型暂堵剂的合成制备路线；
图2为共聚物PANA的合成制备路线。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。所用试剂如无特别指出均为商品化试剂，从市场上买来均未进行进一步纯化就直接使用。
实施例1
本发明一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用，具体包括：
温度开关型暂堵剂是以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂制备所得。
其中，共聚物PANA以丙烯酰胺单体，N-乙烯基吡咯烷酮，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，过硫酸铵通过自由基聚合反应制得。
其中，自由基聚合反应中丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的质量比为3:1:1。
其中，自由基聚合反应中丙烯酰胺单体浓度为20.0wt%，过硫酸铵浓度为0.8wt%。
其中，自由基聚合反应温度为60℃，时间为4h。
其中，共聚物PANA和聚乙烯亚胺通过交联反应制备温度开关型暂堵剂。
其中，交联反应中共聚物PANA浓度为2.0wt%，聚乙烯亚胺浓度为1.0wt%。
其中，交联反应的反应温度为90℃，反应时间为60min。
其中，聚乙烯亚胺纯度为98%。
其中，N-乙烯基吡咯烷酮纯度为99%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸纯度为98%，过硫酸铵纯度为98%。
实施例2
本发明一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用，具体包括：
温度开关型暂堵剂是以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂制备所得。
其中，共聚物PANA以丙烯酰胺单体，N-乙烯基吡咯烷酮，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，过硫酸铵通过自由基聚合反应制得。
其中，自由基聚合反应中丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的质量比为3:1:1。
其中，自由基聚合反应中丙烯酰胺单体浓度为20.0wt%，过硫酸铵浓度为0.8wt%。
其中，自由基聚合反应温度为60℃，时间为4h。
其中，共聚物PANA和聚乙烯亚胺通过交联反应制备温度开关型暂堵剂。
其中，交联反应中共聚物PANA浓度为4.0wt%，聚乙烯亚胺浓度为1.0wt%。
其中，交联反应的反应温度为90℃，反应时间为60min。
其中，聚乙烯亚胺纯度为98%。
其中，N-乙烯基吡咯烷酮纯度为99%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸纯度为98%，过硫酸铵纯度为98%。
实施例3
本发明一种温度开关型暂堵剂及其制备方法和应用，具体包括：
温度开关型暂堵剂是以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂制备所得。
其中，共聚物PANA以丙烯酰胺单体，N-乙烯基吡咯烷酮，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，过硫酸铵通过自由基聚合反应制得。
其中，自由基聚合反应中丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的质量比为3:1:1。
其中，自由基聚合反应中丙烯酰胺单体浓度为20.0wt%，过硫酸铵浓度为0.8wt%。
其中，自由基聚合反应温度为60℃，时间为4h。
其中，共聚物PANA和聚乙烯亚胺通过交联反应制备温度开关型暂堵剂。
其中，交联反应中共聚物PANA浓度为6.0wt%，聚乙烯亚胺浓度为1.0wt%。
其中，交联反应的反应温度为90℃，反应时间为60min。
其中，聚乙烯亚胺纯度为98%。
其中，N-乙烯基吡咯烷酮纯度为99%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸纯度为98%，过硫酸铵纯度为98%。
性能测试
对所制得的温度开关型暂堵剂进行包括成胶强度、粘弹性特性、抗剪切性、暂堵性能进行了测试，其中成胶强度、粘弹性特性、抗剪切性通过购自美国赛默飞公司的HarkerMARS-III型旋转流变仪测得；同时评估了温度开关型暂堵剂的暂堵性能；结果表明实施例中实施例1的性能提升效果最优，其显著效果如下：
（1）本发明所制备的温度开关型暂堵剂在低温（<30°C）下不能凝胶化，当温度为120°C时呈现凝胶化，证明了所制备的温度开关型暂堵剂受温度约束；
（2）本发明所制备的温度开关型暂堵剂可将驱虫压力为2MPa的裂缝完全密封，最大突破压力达到了12.6MPa。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述温度开关型暂堵剂是以共聚物PANA为原料，聚乙烯亚胺为交联剂制备所得。
2.根据权利要求1所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述共聚物PANA以丙烯酰胺单体，N-乙烯基吡咯烷酮，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸，过硫酸铵通过自由基聚合反应制得。
3.根据权利要求2所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述自由基聚合反应中丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的质量比为3:1:1。
4.根据权利要求3所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述自由基聚合反应中丙烯酰胺单体浓度为20.0wt%，过硫酸铵浓度为0.8wt%。
5.根据权利要求4所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述自由基聚合反应温度为60℃，时间为4h。
6.根据权利要求5所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述共聚物PANA和聚乙烯亚胺通过交联反应制备温度开关型暂堵剂。
7.根据权利要求6所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述交联反应中共聚物PANA浓度为2.0-6.0wt%，聚乙烯亚胺浓度为1.0wt%。
8.根据权利要求7所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述交联反应的反应温度为90℃，反应时间为60min。
9.根据权利要求1所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述聚乙烯亚胺纯度为98%。
10.根据权利要求2所述的一种温度开关型暂堵剂，其特征在于：所述N-乙烯基吡咯烷酮纯度为99%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸纯度为98%，过硫酸铵纯度为98%。
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