一种超分子交联酸及其制备方法

    技术2025-07-30  11


    本发明涉及一种超分子交联酸及其制备方法,属于油田化学品领域。


    背景技术:

    1、随着勘探开发深度的逐渐增大以及温度的升高,对碳酸盐岩油藏开发提出了越来越大的要求与挑战,为此,由于稠化酸具有有效的缓速作用而得到了快速的发展与应用。但近些年来,胶凝酸(稠化酸)体系及其工艺,虽说较普通酸液体系,胶凝酸体系有着高粘度、良好的缓速效果以及携砂性能和降滤失性能等,另外对地层的伤害较小,胶凝酸体系应用越来越广泛,发展越来越迅速;但目前来说,胶凝酸体系还远远不能够达到国内复杂地层开发的施工要求,而且由于其在常温下粘度一般不大于50mpa·s,120℃条件下一般不大于20mpa·s,在降低酸液滤失和酸岩反应速率以及耐温耐盐性能和抗剪切性方面存在较大的差距;对于一些埋深大、渗透率低、非均质性强等具有复杂物性的碳酸盐岩储层,需对其进行储层改造以提高油气采收率。目前对碳酸盐岩储层如白云岩地层和石灰岩地层的改造,一般采用酸化压裂措施,其中压裂酸化工艺又称酸压,此类技术得到了越来越广泛的应用。而酸压中酸蚀裂缝的延伸长度、裂缝的导流能力以及酸液的有效作用距离直接影响的是酸化压裂的作业效果,所以深度酸压工艺就成为了对物性复杂的碳酸盐岩储层进行改造的一种重要工艺技术。

    2、针对我国复杂碳酸盐岩地层开发,交联酸携砂酸液体系逐渐体现出其巨大优势。交联酸是指酸性环境下的稠化剂,经过高分子的交联形成三维空间网络状分子链,达到增大酸液体系粘度的目的,同时通过控制传质速度而降低酸岩反应速度以及减少酸液的大量滤失,克服了前置液酸压、多级注入酸压、乳化酸酸压、胶凝酸酸岩、泡沫酸酸压等酸压工艺酸蚀缝长短的不足,形成长缝,提高酸岩刻蚀效果。近几年,交联酸已经成为储层改造的热点技术。

    3、交联酸体系由稠化剂、交联剂、破胶剂及其他辅助添加剂组成。交联剂的作用,是使线性的稠化剂分子通过相互缠绕交联形成空间网状的高分子结构,从而提高酸液粘度,降低酸岩反应速率。但由于其在耐温方面的局限性,阻碍了在高温储层中的推广应用。因此,需要对常规交联酸体系进行进一步的改造优化,使其耐温耐剪切性能得到进一步提高,获取耐高温的交联酸体系。针对上述问题,首先从提高交联酸耐温耐剪切角度出发,制备一种新型稠化剂,通过加入交联剂后,使得酸液体系表观黏度发生“倍增”,然后再通过筛选出性能优异的交联酸助剂缓蚀剂、铁离子稳定剂和助排剂,最终形成了一种超分子交联酸。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是为了解决现有的交联酸体系在深层高温储层时,由于其耐温耐剪切性能差,施工效果一般,而且破胶性能较差,破胶后残渣率较高,导致对地层与裂缝造成污染等普遍问题,本发明提供一种具有耐温、耐盐性能优异且缓速性能良好的超分子交联酸体系。

    2、为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:

    3、本发明提供了一种超分子交联酸,按质量百分比计包含:所述由15~20%的盐酸;0.2~1.0%的稠化剂;0.2~1.0%的交联剂;1.0~3.0%的缓蚀剂;0.5~3.0%的铁离子稳定剂;0.2~1.0%的助排剂。

    4、进一步地,所述得稠化剂,其结构式如下:

    5、

    6、其中,n、m、p、q为单体摩尔比,n﹢m﹢p﹢q=1。

    7、将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯以及疏水单体n,n-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵依次加入到去离子水中,在通氮气的条件下,加入引发剂v50,在50℃下反应6h后,合成一种四元聚合物,即可得到稠化剂。

    8、进一步地,丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵摩尔比为90:1~5,优选为90:4。

    9、进一步地,二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯的加量为0.1~0.5%,优选为0.4%。

    10、进一步地,n,n-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵的加量为0.5~1.0%,优选为0.5%。

    11、进一步地,所述的交联剂为油酸酰胺丙基氧化胺、芥酸酰胺丙基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化胺中的至少一种。优选为芥酸酰胺丙基甜菜碱。

    12、进一步地,所述的缓蚀剂为复合吡啶季铵盐、喹啉季铵盐、咪唑啉季铵盐和吡啶季铵盐中的至少一种,优选为复合吡啶季铵盐。

    13、进一步地,所述的铁离子稳定剂为柠檬酸、乙酸和异抗坏血酸中的至少一种,优选为柠檬酸。

    14、进一步地,所述的助排剂辛基酚聚氧乙烯醚、油酸酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的至少一种,优选为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。

    15、本发明与现有技术比较,其有益效果是:

    16、(1)本发明的交联酸的耐温、耐盐性能良好,缓速性能优异,可达到长刻蚀裂缝的目的;

    17、(2)本发明的所合成的稠化剂有良好的酸溶性和增黏性,交联后酸液体系表观黏度发生“倍增”,且超分子交联酸破胶后残渣率低的特点;

    18、(3)本发明所采用的原材料价格低,适用于工业上的大规模生产,现场施工工艺简单。



    技术特征:

    1.一种超分子交联酸,其特征在于,所述超分子交联酸由15~20%的盐酸;0.2~1.0%的稠化剂;0.2~1.0%的交联剂;1.0~3.0%的缓蚀剂;0.5~3.0%的铁离子稳定剂;0.2~1.0%的助排剂组成。

    2.如权利要求1所述一种超分子交联酸,其特征在于,交联酸所述的稠化剂,其结构式如下:

    3.如权利要求2所述一种交联酸用稠化剂,其制备包括以下步骤:丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯以及疏水单体n,n-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵依次加入到去离子水中,在通氮气的条件下,加入引发剂v50,在50℃下反应6h后,合成一种四元聚合物,即可得到稠化剂。

    4.如权利要求2所述一种交联酸用稠化剂,其特征在于:丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵摩尔比为90:1~5。

    5.如权利要求2所述一种交联酸用稠化剂,其特征在于:二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯的加量为0.1~0.5%,n,n-二甲基十八烷基烯丙基氯化铵的加量为0.5~1.0%。

    6.如权利要求1所述一种超分子交联酸,其特征在于,所述的交联剂为油酸酰胺丙基氧化胺、芥酸酰胺丙基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化胺中的至少一种。

    7.如权利要求1所述一种超分子交联酸,其特征在于,所述的缓蚀剂为复合吡啶季铵盐、喹啉季铵盐、咪唑啉季铵盐和吡啶季铵盐中的至少一种。

    8.如权利要求1所述一种超分子交联酸,其特征在于,所述的铁离子稳定剂为柠檬酸、乙酸和异抗坏血酸中的至少一种。

    9.如权利要求1所述一种超分子交联酸,其特征在于,所述的助排剂为辛基酚聚氧乙烯醚、油酸酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的至少一种。


    技术总结
    本发明公开了一种超分子交联酸及其制备方法,其技术方案是:按照质量百分比计,包含以下组分:15~20%的盐酸;0.2~1.0%的稠化剂;0.2~1.0%的交联剂;1.0~3.0%的缓蚀剂;0.5~3.0%的铁离子稳定剂;0.2~1.0%的助排剂;其余为水;其中,稠化剂是由丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯以及N,N‑二甲基十八烷基烯丙基氯化铵共聚而形成的四元聚合物,本发明的超分子交联酸体系能有效降低酸岩反应速度,具有表观黏度高、酸溶性、缓速效果好等优点,该制备方法简单,所用原料易得,成本低廉,此外,超分子交联酸体系有着优异的耐温抗剪切性和抗盐性能。

    技术研发人员:郑存川,骆唯一,张太亮,周昆鹏,刘仕林,余聪聪,徐浩楠,杨堯
    受保护的技术使用者:西南石油大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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