[发明专利]一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法，涉及油田化学助剂领域，该方法包括：将2‑苄基丙烯酸甲酯和N,N‑二甲基乙醇胺进行酯化反应，然后加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体；将功能阳离子单体、阳离子单体、非离子型单体、磺酸基单体、氯化铵和去离子水进行混匀，得到水相反应液；将油性溶剂和乳化剂进行混匀，得到油相反应液；将油相反应液加入至水相反应液中，然后加入引发剂引发聚合反应，待反应完成后加入转相剂，得到酸化压裂作业用胶凝剂。本发明制备的酸化压裂作业用胶凝剂稳定性能强，分散速度快，抗高温性能好，具有粘度高、无残渣、使用方便等优点，能提高酸化压裂作业效率。

技术领域

本发明涉及油田化学助剂技术领域，特别涉及一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法。

背景技术

压裂酸化为在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺，通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，提高底层空隙和裂缝的渗透性，在裂缝闭合后形成较高的酸蚀裂缝导流能力，使得地层的渗流能力得到改善和提高，其主要目的是改造地层，提高油气井产量。

酸化胶凝剂是酸化压裂作业的关键，对酸化效果起决定性作用。酸化压裂作业时，通过在酸中加入酸化胶凝剂，使得酸液粘度提高，聚合物的网状结构束缚酸中的氢离子的活动，以降低酸在裂缝中传播速度和在裂缝中的滤失量，从而增长向岩石壁面的酸化时间。

目前常用作酸化胶凝剂的普通阳离子均聚物，虽然能满足一般作业要求，但其为粉末状产品，在酸中溶解时间较长，且存在粉尘、长时间存放易结块的缺点，同时其在酸液体系中也存在高温不稳定、剪切不稳定等问题，从而降低了酸化压裂作业效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法，该酸化压裂作业用胶凝剂为乳状液，分散速度快，且稳定性好，抗高温性能好，具有粘度高、无残渣、使用方便等优点，能提高酸化压裂作业效率。

第一方面，本发明提供了一种酸化压裂作业用胶凝剂的制备方法，所述制备方法包括：

将2-苄基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙醇胺进行酯化反应，然后加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体；

将所述功能阳离子单体、阳离子单体、非离子型单体、磺酸基单体、氯化铵和去离子水进行混匀，得到水相反应液；

将油性溶剂和乳化剂进行混匀，得到油相反应液；

将所述油相反应液加入至所述水相反应液中，然后加入引发剂引发聚合反应，待反应完成后加入转相剂，得到所述酸化压裂作业用胶凝剂。

优选地，所述得到功能阳离子单体，包括：

将2-苄基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙醇胺进行混匀，并加入催化剂和阻聚剂进行酯化反应，得到酯化产物；

向所述酯化产物中加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体。

优选地，所述2-苄基丙烯酸甲酯和所述N,N-二甲基乙醇胺的摩尔比为（1~1.3）:1；

所述催化剂为金属钙；所述催化剂与所述N,N-二甲基乙醇胺的摩尔比为（0.07~0.1）:1；

所述阻聚剂为对苯二酚，所述阻聚剂的质量为所述2-苄基丙烯酸甲酯和所述N,N-二甲基乙醇胺的质量之和的0.002~0.004%；

所述酯化反应的温度为100~150℃，反应时间为4~6h。

更优选地，所述酯化反应的温度为110~120℃。

优选地，所述酯化产物与所述一氯甲烷的摩尔比为1:（1~1.2）；

所述季铵化反应的温度为20~70℃；其中，通过控制所述一氯甲烷的加入速率控制所述季铵化反应的温度。