CN1763148A - 一种具有适时增粘能力的酸液稠化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有“适时”增粘能力的酸液稠化剂及其制备方法，稠化剂的主要成分是丙烯酰胺与丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸共聚物，分子量为100～300万，其制备方法是由一定比例的丙烯酰胺、丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸单体和聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂的作用下共聚而制得。聚氧乙烯二丙烯酸酯分子中氧乙烯链节数优选5～10，浓度为5～50mg/L。聚氧乙烯二丙烯酸酯是一种扩链剂，少量加入可以提高AM－AMPS共聚物的分子量，从而提高稠化剂的稠化能力，保证所形成的稠化酸在注入过程中具有良好的转向、降滤失能力；而由聚氧乙烯二丙烯酸酯扩链形成的高分子，在酸中其酯键会分解，温度越高，分解越快，该特点使得稠化酸在关井过程中粘度会自发降低，有利于乏酸返排。

Description

一种具有适时增粘能力的酸液稠化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种油田化学用剂尤其是高效酸液稠化剂及其制备方法。
背景技术：
酸化压裂是碳酸盐岩油藏增产的重要技术。酸压过程中形成的酸蚀裂缝越长，地层流体的渗流能力越好。酸蚀裂缝的长度主要取决于液体的滤失速度和酸岩反应速度，后者则是液体粘度的函数。因此，提高酸液粘度，可以降低酸液滤失速度和酸岩反应速度，从而提高酸蚀裂缝的长度，由此国外70年代提出了稠化酸压裂液。1968年，Daniel L.Gibson提出在酸液中加入聚丙烯酰胺配置稠化酸。由于聚丙烯酰胺在酸中的溶解性差，大量聚丙烯酰胺主要以颗粒形式存在。依靠这些粒状暂堵剂，所配置的体系也具有一定降滤失作用。1969年，Bobby L.Atkins用丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮共聚物(二者单体比为6∶4，聚合时加入MBA)作为酸液稠化剂，在Lea County，Ward County，Andrews进行了应用，均起到了控制滤失、减小摩阻的效果。较早大规模使用的酸液稠化剂是黄胞胶。80年代末，黄胞胶作为酸液稠化剂，在westTexas，southest New Mexico和Oklahoma施工20多井。80年代后，美国Halliburton公司、Phillips公司研制了具有较高耐温能力的SGA-HT、DSGA后，高温稠化酸才真正步入实际推广应用阶段。
自1985年后，SGA-HT、DSGA在华北油田、四川油田、长庆油田的成功使用，促进了我国对酸用稠化剂的研究开发。石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院廊坊分院1988年10月完成了阴离子型酸液稠化剂FY-201的室内研制，与此同时，四川天然气研究所也开展了阳离子型酸液稠化剂CT1-6的开发研究工作，90年后均投入现场使用。此后，北京石油勘探院油田化学研究所、长庆井下作业公司以及华北油田均从事了稠化剂研制工作。到目前为止，虽然国内稠化剂的研制和生产取得了一定程度的成功，但国产稠化剂的稠化能力同国外稠化剂相比，仍存在差距。
发明内容：
本发明的目的是提供一种酸液稠化剂及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的，稠化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，分子量为100～300万。其制备方法是由一定比例的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂的作用下共聚而制得。反应的方程式如下：
Figure A20051004493200041
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5～50mg/L，优选10～30mg/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。
技术关键是用作酸液稠化剂的丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物是在丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚合的过程中加入少且适量的聚氧乙烯二丙烯酸酯作扩链剂而形成的。
聚氧乙烯二丙烯酸酯是一种扩链剂，少量加入可以提高丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的分子量，从而提高稠化剂的稠化能力，保证所形成的稠化酸在注入过程中具有良好的转向、降滤失能力；而由聚氧乙烯二丙烯酸酯扩链形成的高分子，在酸中其酯键会分解，温度越高，分解越快，该特点使得稠化酸在关井过程中粘度会自发降低，有利于乏酸返排。因此由聚氧乙烯二丙烯酸酯扩链形成的稠化剂，在酸化过程中对酸液具有“适时”稠化能力。
具体实施方式：
下面通过实施例和对比例来详细描述本发明的制备方法和稠化剂的性能。
实施例，用来说明聚氧乙烯二丙烯酸酯扩链的丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的制备。
将丙烯酰胺和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20mg/L的聚氧乙烯二丙烯酸酯-10。加入100mg/L的乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)和60mg/L的甲醛合次硫酸氢钠，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的过硫酸铵，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丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。
对比例，用来说明常规丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的制备。
常规丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的制备，除不加聚氧乙烯二丙烯酸酯外，其余合成条件同实施例。
将实施例和对比例合成的丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物加入15％的盐酸中，浓度为1％。溶解后，测定所形成的稠化酸在90℃，加热不同时间时的粘度，结果发现，实施例合成的稠化剂开始对酸液的稠化能力明显高于对比例，但随时间的推移，由实施例合成的稠化剂对酸液的稠化能力下降，2小时时其酸液的粘度与由对比例合成的稠化剂制备的稠化酸粘度相当。随测定时间的进一步延长，由实施例合成的稠化剂制备的稠化酸粘度会进一步降低。该结果说明由实施例制备的稠化剂对酸液具有“适时”稠化的效果。

Claims (5)

1.一种具有适时增粘能力的酸液稠化剂，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，分子量为100～300万。
2.一种具有适时增粘能力的酸液稠化剂的制备方法，其特征是由一定比例的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂的作用下共聚而制得，反应方程式如下：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所说的丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的比例为3∶7～9∶1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是所说的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5～50mg/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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