[发明专利]用于酸压裂缓速胶凝酸的共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油工业酸压裂领域，特别涉及一种用于酸压裂缓速胶凝酸的共聚物及其制备方法。

背景技术：

碳酸盐岩油气藏在世界油气藏的分布中占有重要的地位，据初步世界上已在近40个国家和地区的57个沉积盆地中发现和开发了碳酸盐岩油气藏，其油气储量分别占世界油、气总储量的48％和28％，油、气产量分别约占世界油、气总量的60％和30％。自70年代以来，我国在胜利、华北和辽河、塔里木等盆地相继发现和开发了三十多个碳酸盐岩潜山油气藏，在近年来油田勘探开发中占据了重要的位置。

在碳酸盐岩油气藏酸压裂领域中，缓速胶凝酸已得到广泛的应用，研究结果表明，缓速胶凝酸与灰岩的反应速度比常规相同浓度的盐酸的反应速度低3-7倍，而且有一定的粘度，在压开地层后，在地层中能均匀推进，既降低滤失，又均匀溶蚀地层，起到保护近井地带油层的作用。

控制酸压效果的主要因素是裂缝的导流能力和酸液的有效作用距离。酸岩反应是一个复相反应过程，主要由三个步骤完成：①H⁺离子向岩面传递；②H⁺离子与岩石发生反应；③反应生成物离开界面，向残酸液中传递。灰岩与盐酸的反应速度主要为传质控制，在固液界面的反应速度非常快，从而提高酸液的流变和耐温性能是提高酸压效果的关键。

目前在碳酸盐岩油气藏酸压裂领域中应用的缓速胶凝酸由于在粘度低(常温下一般不大于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度方面存在着较大的差距，而缓速胶凝酸的粘度特性取决于缓速胶凝酸所使用的高分子聚合物的结构特点，因此有必要提出新的高分子聚合物来提高缓速胶凝酸粘度。

发明内容：

本发明的目的之一是提供一种用于酸压裂缓速胶凝酸的共聚物，该共聚物是由两种铵盐单体和丙烯酰胺经过自由基共聚而成，具有刚性好、支链化的特点。本发明的共聚物用于缓速胶凝酸，能提高缓速胶凝酸的抗温性和粘度；且热稳定性、流变特性良好；降低酸液滤失和碳酸岩反应速度，效果好。共聚物合成工艺简单、成本低廉且原料来源广泛，可以广泛的应用于酸压裂的工艺过程中。本发明的另一个目的是提供该用于酸压裂缓速胶凝酸的共聚物的制备方法

本发明是由有下述技术方案来实现的：一种用于酸压裂缓速胶凝酸的共聚物，该共聚物是由一种用式

表示的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构单元和一种用式

表示的二甲基二烯丙基氯化铵结构单元及用式

表示的丙烯酰胺以95～100∶0～5∶0～5摩尔比经过自由基共聚而成的分子量为800万～1200万的共聚物，其结构式为：

其中m∶n∶p＝95～100∶0～5∶0～5。

所述共聚物的制备方法包括以下步骤：

a、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的合成：将甲基丙烯酸和二甲胺基乙醇按重量比1∶1.05～1.20加入到反应釜中，得混合物A，加入混合物A总量0.05％～0.1％的阻聚剂，搅拌混合均匀，加入混合物A总量0.08％～0.24％的催化剂，缓慢升温至120度，搅拌下恒温冷凝回流6～8个小时，并且恒温的过程中保持压力在0.6兆帕，冷却至常温，在0.4千帕下减压分馏，收集90℃～94℃之间的馏分，得到的无色透明的液体既为甲基丙烯酸二甲胺基乙酯；

b、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的合成：将步骤a得到的甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、一氯甲烷和水按重量比1∶1.10～1.30∶0.55～0.95的比例投入到反应釜中，得混合物B，加入混合物B总量0.1％～0.15％的阻聚剂，加入混合物B总量0.2％～0.4％的催化剂，升温到60℃～80℃，搅拌下恒温4～6个小时，得到淡黄色澄清透明、均一的溶液既为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵有效成分含量不小于78％；

c、共聚物的合成：将去离子水、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、步骤b得到的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵按重量比例10∶2～5∶6～12∶73～82的比例投入到反应釜中，得混合物C，将温度控制在10℃以内，调节pH值在4.2～6.8，通氮气除氧20～30分钟，在氮气的保护下依次加入催化剂1、催化剂2、催化剂3、催化剂4、催化剂5、催化剂6，直到吹不动为止，反应升温4～5个小时，温度恒定以后，反应釜打入40℃～50℃的热水，恒温老化3～4个小时，破碎、造粒、干燥、粉碎得到共聚物。

步骤a中，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚，所述催化剂为强酸或强碱；

步骤b中，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚，所述催化剂为路易斯酸或路易斯碱；