一种水溶性压裂暂堵剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于压裂暂堵剂技术领域，提出了一种水溶性压裂暂堵剂及其制备方法。S1.中间体的制备：将季戊四醇和丙烯酸反应，制得中间体；S2.水溶性压裂暂堵剂的制备：将丙烯酸溶于水中，调节pH值为碱性，依次加入丙烯酰胺、乙烯苯磺酸和中间体，惰性气体保护下，加热，加入引发剂，保温反应，过滤，洗涤，干燥，粉碎，制得水溶性压裂暂堵剂。本发明专利技术制得的水溶性压裂暂堵剂具有各向同性，具有优良的热稳定性能、抗污染能力、携带能力，解除堵塞时间短，不需借助破胶剂实现自动解堵，承压强度高、封堵强度高，在盐浓度下具有更高的膨胀倍数保留率以及抗剪切强度保留率，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性压裂暂堵剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及压裂暂堵剂
，具体涉及一种水溶性压裂暂堵剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]石油资源作为国家重要的战略资源，对于国民经济的发展与一个国家的国际地位起着极其重要的作用。然而，目前许多油田进入了开发的中后期，各种问题日益凸显，即老裂缝中的原油将近采出完全，长期的注水开采导致综合含水量升高，使得整体开发效益降低，尤其是对于非均质性较严重的砂岩地层而言，而普通的压裂方式只是在前次压裂基础上扩大加砂规模，从而产生更长更宽的裂缝，但这样不能解决油田中的高含水和低采收率的问题。
[0003]我国低渗透油田石油地质储量丰富，其资源量约占全国石油总资源量的30％，在已探明储量中，低渗透油藏的比例约占全国储量的2/3以上，开发潜力巨大。大多数低渗透储层在压裂改造后虽增产幅度较大，但产量仍然不高。近些年，各大油田均在压裂施工中采用段内多裂缝技术或是裂缝转向技术，加大对低渗储层的改造力度，将储层产量最大化。转向压裂技术是根据储层平面和纵向上的非均质性，以及不同区域、层位动用程度存在的差异，采用暂堵材料使裂缝方位发生偏离、转向，形成新的人工裂缝，打开新的油气渗流通道，更大限度地沟通动用程度低，甚至未动用的储层，以达到增产的目的。
[0004]低渗透油藏物性差，孔隙度低，渗透率低，自然产量低。为了改善低渗透油藏开发效果，油井在投产前一般需要经过压裂。由于受储层物性、开发工艺等因素影响，常规压裂形成的人工裂缝复杂程度较低、导流能力较低，部分油井压裂投产后产量仍然较低、稳产期较短，开发效益不理想。采用暂堵剂构建复杂缝网是大幅提高人工裂缝导流能力、提高单井产量、延长稳产期的有效手段。
[0005]目前，暂堵剂主要分为非交联类暂堵剂和交联类暂堵剂。非交联类暂堵剂通常利用物理堵塞形成封堵，主要由在储层条件下可溶、可降解的材料制成。
[0006]如采用聚乙烯蜡或石油树脂制成的颗粒暂堵剂，能通过堆积对裂缝端面形成封堵，同时能在储层温度下溶于原油，从而实现解堵。由碳酸钙或碳酸镁制成的暂堵剂在后续酸液段塞作用下，可实现解堵。脂肪醇、脂肪酸盐、纤维素等材料由于在储层条件下易发生降解，可用于制备可降解暂堵剂。但由于上述材料质地较软，所制得的暂堵剂封堵强度较低。交联类暂堵剂是利用交联剂使聚合物大分子链相互交联从而提高暂堵剂的强度，以满足转向压裂施工的要求。这类暂堵剂在施工结束后，需要利用破胶剂进行破胶。常用的交联剂主要有酚醛树脂、脲醛树脂、醋酸铬和有机锆等，这些交联剂会对环境造成一定的污染。此外，N，N'
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亚甲基双丙烯酰胺常被用于制备颗粒类交联型暂堵剂，也需要外加破胶剂实现解堵。与非交联类暂堵剂相比，交联类暂堵剂封堵强度更高，但破胶问题没有得到有效解决。
[0007]因此，为了改善低渗透油藏压裂开发效果，亟需研发一种性能更加优异的压裂暂
堵剂。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提出一种水溶性压裂暂堵剂及其制备方法，具有各向同性，有优良的热稳定性能、抗污染能力、携带能力，解除堵塞时间短，不需借助破胶剂实现自动解堵，承压强度高、封堵强度高，在盐浓度下有更高的膨胀倍数保留率以及抗剪切强度保留率，有广阔的应用前景。
[0009]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种水溶性压裂暂堵剂，其特征在于，包括四元共聚暂堵剂和氧化石墨烯改性淀粉载体；所述四元共聚暂堵剂的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ；其中，a，b，c,d,e,f,g,h,i,j,k,l=1
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100。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述四元共聚暂堵剂和氧化石墨烯改性淀粉载体的质量比为5
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10:7
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12。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述四元共聚暂堵剂的制备方法包括以下步骤：S1.中间体的制备：将季戊四醇和丙烯酸反应，制得中间体，其结构如下：
；S2.四元共聚暂堵剂的制备：将丙烯酸溶于水中，调节pH值为碱性，依次加入丙烯酰胺、乙烯苯磺酸和中间体，然后补充水使得单体总质量浓度为20
‑
30%，惰性气体保护下，加热至40
‑
50℃后，加入引发剂，保温反应2
‑
4h，过滤，洗涤，干燥，粉碎，制得四元共聚暂堵剂。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述中间体的制备方法具体如下：将1摩尔当量季戊四醇溶于甲苯中，加入0.1
‑
0.3摩尔当量对甲苯磺酸，混合均匀后，加入4.1
‑
4.4摩尔当量丙烯酸，加热回流反应，用分水器脱水，脱水量与理论值相当时，停止反应，减压蒸馏除去多余的丙烯酸、水、甲苯，得到中间体。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中所述调节pH值为7.2
‑
7.5，所述调节pH值的方法为加入NaOH，所述丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯苯磺酸、中间体和引发剂的质量比为13
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20:15
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20:7
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12:2
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3：0.01
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0.03；所述惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的至少一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠中的至少一种。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠的复配混合物，质量比为1
‑
3:1。
[0015]优选地，所述四元共聚暂堵剂的制备方法具体包括以下步骤：S1.中间体的制备：将1摩尔当量季戊四醇溶于甲苯中，加入0.1
‑
0.3摩尔当量对甲苯磺酸，混合均匀后，加入4.1
‑
4.4摩尔当量丙烯酸，加热回流反应，用分水器脱水，脱水量与理论值相当时，停止反应，减压蒸馏除去多余的丙烯酸、水、甲苯，得到中间体；S2.四元共聚暂堵剂的制备：将13
‑
20重量份丙烯酸溶于50重量份水中，加入NaOH调节pH值为7.2
‑
7.5，依次加入15
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20重量份丙烯酰胺、7
‑
12重量份乙烯苯磺酸和2
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3重量份步骤S1制得的中间体，然后补充水使得单体总质量浓度为20
‑
30%，惰性气体保护下，加热至40
‑
50℃后，加入0.01
‑
0.03重量份引发剂，保温反应2
‑
4h，过滤，洗涤，干燥，粉碎，制得四元共聚暂堵剂；所述引发剂为过硫酸铵、亚硫酸氢钠的复配混合物，质量比为1
‑
3:1。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述氧化石墨烯改性淀粉载体的制备方法如下：将氧化石墨烯、淀粉、金属盐混合均匀，加入水，搅拌反应，形成凝胶，干燥，粉碎，得到氧化石墨烯改性淀粉载体。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述氧化石墨烯、淀粉、金属盐和水的质量比为5
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10:12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性压裂暂堵剂，其特征在于，包括四元共聚暂堵剂和氧化石墨烯改性淀粉载体；所述四元共聚暂堵剂的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ；其中，a，b，c,d,e,f,g,h,i,j,k,l=1
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100。2.根据权利要求1所述水溶性压裂暂堵剂，其特征在于，所述四元共聚暂堵剂和氧化石墨烯改性淀粉载体的质量比为5
‑
10:7
‑
12。3.根据权利要求1所述水溶性压裂暂堵剂，其特征在于，所述四元共聚暂堵剂的制备方法包括以下步骤：S1.中间体的制备：将季戊四醇和丙烯酸反应，制得中间体，其结构如下：；S2.四元共聚暂堵剂的制备：将丙烯酸溶于水中，调节pH值为碱性，依次加入丙烯酰胺、乙烯苯磺酸和中间体，然后补充水使得单体总质量浓度为20
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30%，惰性气体保护下，加热至40
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50℃后，加入引发剂，保温反应2
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4h，过滤，洗涤，干燥，粉碎，制得四元共聚暂堵剂。4.根据权利要求3所述水溶性压裂暂堵剂，其特征在于，步骤S1中所述中间体的制备方法具体如下：将1摩尔当量季戊四醇溶于甲苯中，加入0.1
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0.3摩尔当量对甲苯磺酸，混合均
匀后，加入4.1
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4.4摩尔当量丙烯酸，加热回流反应，用分水器脱水，脱水量与理论值相当时，停止反应，减压蒸馏除去多余的丙烯酸、水、甲苯，得到中间体。5.根据权利要求3所述水溶性压裂暂堵剂，其特征在于，步骤S2中所述调节pH值为7.2
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7.5，所述调节pH值的方法为加入NaOH，所述丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯苯磺酸、中间体和引发剂的质量比为13
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭迎会，刘海东，董方杰，王岩鹏，侯海伟，刘向阳，
申请(专利权)人：胜利油田利丰石油设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：