壓裂用抗高溫防膨劑及其製備方法
2023-12-10 10:31:57
壓裂用抗高溫防膨劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種提供一種壓裂用抗高溫防膨劑，由季銨鹽型有機陽離子聚合物、屏蔽劑和無機鹽三種組分混合製成，其密度達到1.35g/cm3以上，使用溫度可以達到高溫180℃，該防膨劑在壓裂液中的添加質量分數為0.5％～2％時，其防膨脹率可達90％以上；本發明還提供了一種壓裂用抗高溫防膨劑及其製備方法，以低分子量有機胺為單體，加入屏蔽劑後再滴加環氧氯丙烷對有機胺進行修飾、聚合再與無機鹽混合後得到該抗高溫防膨劑，使用該製備方法製備的防膨劑可作為深井、超深井(包括非常規油氣藏)壓裂液用防膨劑使用。
【專利說明】壓裂用抗高溫防膨劑及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於深井、超深井壓裂及酸化液體系壓裂施工【技術領域】，特別涉及一種壓 裂用抗高溫防膨劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著油田開採程度過度開採，較易開採油層日趨減少。目前向深井、超深井及非常 規油氣藏開採油氣方向發展。這些油氣藏表現埋藏深、滲透率低、溫度高等特點。需要進行 壓裂及酸化改造工作仍然是這類油氣藏開採過程中最有效的增產措施技術。而高溫防膨劑 是高溫壓裂及酸化液體系中不可缺少的核心添加劑，其作用是能夠有效抑制粘土膨脹，改 善體系性能，增加地層滲透率，提高油氣產量必要手段。因此研究壓裂用抗高溫防膨劑具有 廣闊的市場前景和市場需求，而國內對壓裂用抗高溫防膨劑的產品研究處於起步階段。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於提供一種壓裂用抗高溫防膨劑，其密度達到I. 35g/cm3以上，使 用溫度可以達到高溫180°C，該防膨劑在壓裂液中的添加質量分數為0. 5 %?2 %時，其防 膨脹率可達90%以上。
[0004] 本發明還提供了一種壓裂用抗高溫防膨劑及其製備方法，使用該製備方法製備的 防膨劑可作為深井、超深井（包括非常規油氣藏）壓裂液用防膨劑使用，可成功應用於深 井、超深井（包括非常規油氣藏）的壓裂施工中，有效起到防膨脹和防粘土微粒運移的作 用，提高油氣產量並保證施工順利安全進行。
[0005] 為了實現上述目的，本發明所述的高溫壓裂及酸化用防膨劑，由以下重量百分比 的原料混合製成：
[0006] 季銨鹽型有機陽離子聚合物10%-40%
[0007] 屏蔽劑 10%-20%
[0008] 無機鹽 40%-80%
[0009] 所述季銨鹽型有機陽離子聚合物是以有機胺為單體，經環氧氯丙烷修飾後引發聚 合得到的聚合物，應用於深井、超深井（包括非常規油氣藏）的壓裂施工中。從成本因素考 慮，優選成本低的相對低分子質量有機胺（相對分子質量小於100的有機胺），從大量實驗 結果分析，雖然以相對分子質量高的有機胺為單體得到的有機陽離子聚合物的防膨效果有 所增加，但相對分子質量高的有機胺成本較高，因而在實際壓裂施工中首選相對分子質量 低的有機胺。並且，所述有機陽離子聚合物只是本發明公開的防膨劑中的組分之一，其他兩 種成分屏蔽劑和無機鹽均會起到一定的防膨作用，不僅可以保證防膨率大於90%，且有效 降低了成本。
[0010] 所述有機胺單體可以選擇伯胺、仲胺、叔胺中的任意一種，且有機胺單體結構中包 括一個或多個氨基基團。所述有機胺單體經環氧氯丙烷修飾後聚合得到的聚合物為季銨鹽 型有機陽離子聚合物。由於選擇單體不同，在聚合過程中，聚合得到的季銨鹽型有機陽離子 聚合物主要包括主鏈型有機陽離子聚合物和支鏈型有機陽離子聚合物兩類，其結構式如下 所示：
[0011]
【權利要求】
1. 一種壓裂用抗高溫防膨劑，其特徵在於，由以下重量百分比的原料混合製成： 季銨鹽型有機陽離子聚合物10% -40% 屏蔽劑 10% -20% 無機鹽 40% -80% 所述季銨鹽型有機陽離子聚合物是以有機胺為單體，經環氧氯丙烷修飾後引發聚合得 到的聚合物； 所述屏蔽劑為長鏈脂肪酸酯、長鏈脂肪醇酯中的一種； 所述無機鹽為金屬氯化物。
2. 根據權利要求1所述壓裂用抗高溫防膨劑，其特徵在於，所述有機胺相對分子質量 小於100。
3. 根據權利要求1所述壓裂用抗高溫防膨劑，其特徵在於，所述長鏈脂肪酸酯、長鏈脂 肪醇酯的碳數為16-18個。
4. 根據權利要求1所述壓裂用抗高溫防膨劑，其特徵在於，所述金屬氯化物為氯化鈉、 氯化鉀、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁中的一種。
5. -種權利要求1所述的壓裂用抗高溫防膨劑的製備方法，其特徵在於，包括下述步 驟： (1) 將所述有機胺溶解在有機溶劑中，加入酸，常溫下攪拌l_2h，得到有機胺鹽的混合 溶液I ; (2) 向所述混合溶液I中加入屏蔽劑，繼續攪拌至溶液均勻，得到混合溶液II ; (3) 向所述混合溶液II中滴加兩倍於有機胺重量的環氧氯丙烷，滴加完成後，加入有 機胺與環氧氯丙烷質量總和的〇. 05% -0. 08%的引發劑，不斷攪拌並升溫至50-80°C，回流 3_5h後停止反應，得到含有季胺型有機陽離子聚合物的混合溶液III ; (4) 向所述混合溶液III中加入無機鹽混合均勻，蒸乾溶劑，即得到壓裂用抗高溫防膨 劑。
6. 根據權利要求5所述壓裂用抗高溫防膨劑的製備方法，其特徵在於，所述有機溶劑 為甲醇、乙醇中的一種。
7. 根據權利要求5所述壓裂用抗高溫防膨劑的製備方法，其特徵在於，所述酸為鹽酸 或醋酸，加入量為有機胺重量的2-4倍。
8. 根據權利要求5所述壓裂用抗高溫防膨劑的製備方法，其特徵在於，所述引發劑為 氧化-還原體系引發劑。
9. 根據權利要求5所述壓裂用抗高溫防膨劑的製備方法，其特徵在於，所述氧化-還原 體系引發劑中氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中至少一種，還原劑為甲醛合次硫酸氫鈉、亞硫 酸氫鈉中至少一種。
【文檔編號】C09K8/74GK104277817SQ201410484064
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】劉音, 李洪俊, 常青 申請人:中國石油集團渤海鑽探工程有限公司