[发明专利]高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温碳酸盐岩酸化技术领域，特别涉及一种高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂及其制备方法。

背景技术

常规酸液在酸化施工中，酸岩反应速度快，有效作用距离短，穿透深度有限，导致酸液不能沟通远井地带，增产措施效果变差。为了提高酸化效果，最有效的方法是在酸液中加入胶凝剂，控制氢离子的扩散速度，逐渐对岩石及其粘土矿物等进行溶解，增强了酸液在地层中的渗透能力，从而实现地层的深部酸化。

目前国内外酸液胶凝剂主要有丙烯酰胺类聚合物、多糖类聚合物、高分子生物聚合物和乙烯类聚合物等。在国内外试验过的酸液胶凝剂中，许多胍胶、纤维素衍生物、高分子生物聚合物、乙烯类聚合物，由于其分子结构的限制，只有当井温低于70℃、浓度低于20％时，增稠效果才好，否则性能变差，还会对油气层造成伤害。因此，现一阶段对丙烯酰胺类聚合物产品开发和应用最多，这一类聚合物能在高温(70℃～180℃)的盐酸、土酸中应用并具有抗温、抗剪切性质。但是具有抗温、抗剪切性质的阴离子型单体一般较阳离子单体价格贵，且地层中的高价阳离子容易与阴离子型胶凝剂结合，形成不溶性沉淀物，还会堵塞流通通道，造成储层伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温碳酸盐岩酸化用胶凝剂，该胶凝剂用量少配制简单，成本低，性能稳定，和酸液配伍性好，能够有效提高酸蚀裂缝的导流能力和酸的穿透距离，减轻二次伤害，在酸化施工中深度酸化的目的，能满足高温碳酸盐岩酸化的施工要求

本发明还提供了一种高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂的制备方法，该方法能够简便易行且高效地合成胶凝剂。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂，由以下重量百分比的组分制备而成：

甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵      14％～25％

丙烯酰胺                          11.2％～20％

引发剂                            0.04％～0.1％

余量为水；

所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与所述丙烯酰胺的重量比为5:4

所述引发剂为氧化还原体系引发剂。

上述制备的高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂所用原料，包括丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)两种单体。与现有技术相比，制备所述高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂的两种单体成本低，制备的所述胶凝剂方法简单易操作。

相关单体结构如下：

其中：

在所述两种单体聚合比例的确定过程中，发明人选取了丙烯酰胺(AM)与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)以3:2、5:4、1:1等多种质量比例进行共聚，在所得到的各种聚合物中，当DMC的质量略大于AM的质量时，共聚得到的胶凝剂粘度性能最好，在不同温度下剪切后均可以达到施工需要的粘度值。而当DMC与AM的质量比为5:4时，共聚得到的胶凝剂性能最佳，为参加共聚反应的单体最佳配比。

经发明人大量实验验证，在引发聚合反应时，优选地，所述氧化还原体系引发剂为K₂S₂O₈-NaHSO₃且当所述引发剂中K₂S₂O₈与NaHSO₃的摩尔比为1:1.2时，引发聚合得到的聚合物性能最佳。

此外，该高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂在制备过程中，不像报道的很多文献中在聚合过程中需要对pH值调节，该胶凝剂制备中，溶液的酸、碱性对其性能并无影响。

一种高温碳酸盐岩酸化用的胶凝剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)在反应器中加入所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；

(2)将所述丙烯酰胺溶解在水中后再加入到所述反应器中，搅拌，得到单体混合溶液；

(3)向所述混合溶液中通入氮气15-20min排氧并不断搅拌该混合溶液，同时给其加热升温；

(4)将所述引发剂在水中溶解后滴加到所述混合溶液中，继续搅拌且滴加过程中持续通入氮气；

(5)继续给混合溶液升温并保持反应温度为45～55℃，反应4～5h后，停止反应，得到胶体物质；

(6)将得到的所述胶体物质在60℃温度下烘干10h，造粒，得到粉末状胶凝剂。

优选地，步骤(4)中，所述引发剂在水中溶解后滴加到所述混合溶液中的滴加速度控制在每分钟18-22滴。