[发明专利]一种阳离子型胶凝酸稠化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种阳离子型胶凝酸稠化剂。该胶凝酸稠化剂为丙烯酰胺、含磷阳离子单体、二甲基二烯丙基氯化铵和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸四种单体的共聚物。本发明还涉及上述阳离子型胶凝酸稠化剂的制备方法，该方法选取耐高温的含磷阳离子单体，采用“两步控温法”制备胶凝酸稠化剂，以提高产物的分子量，所制得的阳离子型胶凝酸稠化剂具有溶胀时间短、耐温性能好、残酸返排效率高，对储层伤害小等优点，能够满足140℃储层的酸化压裂施工要求。

技术领域

本发明属于油气田酸化压裂技术领域，具体一种阳离子型胶凝酸稠化剂及其制备方法。

背景技术

酸化压裂是碳酸岩油气藏增产、增注的主要措施，酸化压裂过程中形成的酸蚀裂缝越长，地层流体的渗流能力就越好。但常规的酸性液体穿透深度小、滤失速度快且造成损失大，酸化效果不好。向酸液中加入稠化剂形成胶凝酸，以提高酸液粘度，可以有效降低酸液滤失速度和酸岩反应速度，从而达到提高酸蚀裂缝长度的效果。20世纪70年代，国外大规模使用的胶凝酸稠化剂是黄胞胶(又称黄原胶)，胶凝酸稠化剂的研究经历了从天然聚合物发展到合成聚合物的过程。大多数天然聚合物胶凝酸稠化剂的使用温度为70℃，只有少数耐温能达到93℃，到80年代，胶凝酸稠化剂进入到合成聚合物阶段。截止目前，国内胶凝酸稠化剂的研究及应用取得了一定程度的成功，但与国外胶凝酸稠化剂的性能相比较，普遍存在溶胀时间长、耐温能力差和残酸返排效率低等缺点，无法满足高温深井酸化压裂施工要求。

目前存在的问题是需要研究开发一种溶胀时间较短、耐温能力强和残酸返排效率高，能够满足高温深井酸化压裂施工要求的胶凝酸稠化剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种阳离子型胶凝酸稠化剂及其制备方法。该胶凝酸稠化剂溶胀时间较短、耐温能力强且残酸返排效率高，能够满足高温深井酸化压裂施工要求。

为此，本发明第一方面提供了一种阳离子型胶凝酸稠化剂，其为丙烯酰胺、含磷阳离子单体、二甲基二烯丙基氯化铵和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸四种单体的共聚物，分子量为350～400万。

根据本发明，在所述胶凝酸稠化剂中，四种单体的比例为：含磷阳离子单体与丙烯酰胺的摩尔比为(2×10^-3～0.1):1；二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的摩尔比为(5×10^-3～0.3):1；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与丙烯酰胺的摩尔比为(4×10^-3～0.2):1。

在本发明的一个优选的具体实施例中，在胶凝酸稠化剂中，四种单体的比例为：含磷阳离子单体与丙烯酰胺的摩尔比为(2.36×10^-3～0.10):1；二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的摩尔比为(7.42×10^-3～0.22):1；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与丙烯酰胺的摩尔比为(5.79×10^-3～0.17):1。

根据本发明，所述含磷阳离子单体包括甲基三苯基溴化磷、乙基三苯基溴化磷、烯丙基三苯基溴化磷和十六烷基三丁基溴化磷中的至少一种。

本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的胶凝酸稠化剂的制备方法，其包括：

步骤A，制备共聚单体混合物：将丙烯酰胺、含磷阳离子单体、二甲基二烯丙基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙二胺四乙酸二钠盐、尿素和水混合均匀后制得共聚单体混合物；

步骤B，聚合反应：共聚单体混合物在密闭和无氧条件下，在引发剂存在下进行两段引发聚合反应，制得凝胶态阳离子型胶凝酸稠化剂。

本发明中，所述共聚单体混合物按重量计的组成如下：

在上述共聚单体混合物中，乙二胺四乙酸二钠和脲为单体聚合反应的反应助剂。