CN1760316A - 一种新型高温酸化转向剂及其制备方法 - Google Patents

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葛际江
张贵才
孙铭勤
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Abstract

本发明提供了一种高温酸化转向剂及其制备方法，其特征是由一定比例的丙烯酰胺、2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸单体和一定浓度的聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂的作用下共聚形成交联体形结构的高分子。丙烯酰胺、2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸的比例优选5∶5～8∶2；聚氧乙烯二丙烯酸酯分子中氧乙烯链节数优选5～10，浓度优选500～800mg/L；引发剂优选过硫酸铵－甲醛合次硫酸氢钠，浓度为100～500mg/L。所制备高分子在高温酸液中具有可逆膨胀特点：注酸过程中转向剂可以通过吸水膨胀封堵高渗透层或裂缝；注酸结束后转向剂分子中的交联键因酯基酸解而破坏，使转向剂能溶于水中，从而解除对高渗透层或裂缝的封堵。

Description

一种新型高温酸化转向剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种油田化学用剂尤其是高温酸化转向剂及其制备方法。
背景技术：
酸化(压裂)是油井增产、水井增注的重要措施。在酸化压裂过程中，由于地层的非均质性，酸液容易进入渗透率较高的地层，难以波及低渗透层，达不到预期的增产增注目的。因此酸化(压裂)成功的一个关键是采取有效的转向技术，保证酸液注入目的层。
常用的转向技术可分为机械转向和化学转向两大类。机械转向成功率高，但施工成本也高，而化学转向因使用方便而被广泛采用。化学转向的技术关键是转向剂，要求转向剂能有效改变酸液的分布，又对地层伤害小。早期使用的转向剂主要有蜡球，岩盐等。蜡球主要是以石蜡、高压聚乙烯、松香、重晶石等成分组成的混合物，而岩盐主要是以氯化钠、碳酸钙颗粒组成的混合物，它们在地层中形成的滤饼虽可有效使酸液转向，但注酸结束后滤饼不能完全为地层流体所溶解，存在潜在的地层伤害。目前使用较多的转向剂是苯甲酸和油溶性树脂。这两类物质通过在地层中形成滤饼，封堵高渗透层或裂缝，迫使后续酸液转向低渗层；当开井生产时，滤饼可在水或油中缓慢溶解，从而失去堵塞作用。基于以上“暂堵”原理，苯甲酸和油溶性树脂可实现酸液转向。苯甲酸和油溶性树脂的缺点是颗粒刚性较强，形成的滤饼不致密，因而转向过程中所需用量较大。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型高温酸化转向剂及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的，转向剂的主要成分是丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物。其制备方法是由一定比例的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和一定浓度的聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂的作用下共聚形成交联体形的高分子。
反应方程式如下：
Figure A20051004492800041
所说的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的比例为3∶7～9∶1，优选5∶5～8∶2。
所说的聚氧乙烯二丙烯酸酯分子中氧乙烯链节数为3～20，优选5～10；聚氧乙烯二丙烯酸酯的浓度为300～1000mg/L，优选500～800mg/L。
所说的引发剂可选择过硫酸铵、双氧水、过硫酸铵-次亚磷酸钠、过硫酸铵-甲醛合次硫酸氢钠，优选过硫酸铵-甲醛合次硫酸氢钠；引发剂的浓度为100～1000mg/L，优选100～500mg/L。
本发明选择聚氧乙烯二丙烯酸酯、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为原料合成了一种在高温酸液中具有可逆膨胀特点的交联体形高分子作转向剂。
聚氧乙烯二丙烯酸酯为4官能度的分子，一定浓度的聚氧乙烯二丙烯酸酯和丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚后，可形成交联体形高分子，其中聚氧乙烯二丙烯酸酯起了交联链的作用。该交联体形高分子在酸中吸水后体积可膨胀1000～2000倍，因此将其由酸液携带注到高渗透层或裂缝中后，可迅速封堵高渗透层，从而达到酸液转向目的。
由于交联体形高分子的交联链含有酯基，在酸中会逐渐水解，使网状高分子转变为线型高分子。后者可在酸中溶解，使封堵作用消失。地层温度越高，酯基水解速度越快，转向剂在酸中的溶解速度越高。
本发明提出的由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚氧乙烯二丙烯酸酯制备的膨胀型转向剂对高温地层的封堵作用具有“高效”性和“暂时”性，不会造成地层伤害。
具体实施方式：
下面结合来描述本发明所提出的高温酸化转向剂及其制备方法。实施例用来说明新型高温酸化转向剂的制备和性能。
将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸提纯后，以摩尔比7∶3的比例加入反应器中，加水使体系中单体的浓度为20％，再加入600mg/L的聚氧乙烯二丙烯酸酯-10。加入100mg/L乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)和60mg/L甲醛合次硫酸氢钠，用氨水将体系的pH值调到7～8。将上述体系放在20℃水浴中，通氮气排氧30分钟，加入90mg/L过硫酸铵，继续通氮气反应1小时。停止通氮气(仍保持体系密封)，使体系继续在室温下反应4小时。将产物干燥、粉碎后即可得到白色粉状的高分子。
测定所制备的高分子在15％盐酸中的膨胀性能。试验结果表明所制备的高分子在15％的盐酸中膨胀倍数可达到1000倍。70℃时，膨胀倍数在4小时后开始缓慢下降，但8小时后膨胀倍数仍维持在50以上。而在90℃以上的介质中，膨胀倍数在2小时后即开始下降，6小时后膨胀倍数降至10以下，体现了可逆膨胀的特点。因此该高分子适宜在90℃以上高温地层酸化时作转向剂。转向剂在高温酸液中具有可逆膨胀特点：注酸过程中转向剂可以通过吸水膨胀而封堵高渗透层或裂缝；注酸结束后转向剂分子中的交联键因酯基酸解而破坏，使转向剂能溶于水中，从而解除对高渗透层或裂缝的封堵。

Claims (5)

1.一种高温酸化转向剂，其特征是主要成分为丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物。
2.一种高温酸化转向剂的制备方法，其特征是由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和聚氧乙烯二丙烯酸酯为原料，在引发剂的作用下共聚形成交联体形结构的高分子。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的比例为3∶7～9∶1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是聚氧乙烯二丙烯酸酯分子中氧乙烯链节数为3～20；聚氧乙烯二丙烯酸酯的浓度为300～1000mg/L。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所说的引发剂可选择过硫酸铵、双氧水、过硫酸铵-次亚磷酸钠、过硫酸铵-甲醛合次硫酸氢钠；引发剂的浓度为100～1000mg/L。
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