本發(fā)明涉及油氣田壓裂改造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的合成方法。
背景技術(shù)：
暫堵轉(zhuǎn)向壓裂是提高初次壓裂壓后短期內(nèi)高含水油井產(chǎn)量和采收率最有效的增產(chǎn)措施之一，通過(guò)在壓裂過(guò)程中實(shí)時(shí)加入暫堵劑，暫堵老縫或已加砂縫，通過(guò)破裂壓力、裂縫延伸壓力的變化使流體發(fā)生轉(zhuǎn)向，從而造出新縫。國(guó)內(nèi)在暫堵劑的研發(fā)方面也做了大量工作，并且市場(chǎng)上也有較為成熟的暫堵劑產(chǎn)品，目前應(yīng)用較為成熟的水基選擇性暫堵劑主要分為凝膠類(lèi)和聚合物類(lèi)，但普遍存在著原料成本高、有毒，暫堵劑產(chǎn)品封堵強(qiáng)度不理想及返排性能欠佳等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的合成方法，合成的滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑具有易自降解、返排性能好，暫堵強(qiáng)度高及原料環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的合成方法，包括以下步驟：
1)以乳酸(LA)為單體，辛酸亞錫(Sn(Oct)2)為引發(fā)劑，控制溫度175～185℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端為羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亞錫(Sn(Oct)2)的加量為單體總量的0.5％，反應(yīng)時(shí)間為8～12h，末端為羧基的聚乳酸(PLA)的分子量為4～6萬(wàn)，其反應(yīng)過(guò)程為：
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)為功能單體，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))為引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的質(zhì)量比為1:2，功能單體總量為25％～30％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量為功能單體總量的1％，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間4h，其反應(yīng)過(guò)程為：
3)將合成的末端為羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)與淀粉溶液混合，以濃硫酸為催化劑，在95℃恒溫反應(yīng)4h進(jìn)行接枝共聚，其中末端為羧基的聚乳酸(PLA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～15％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～15％，淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～20％，濃硫酸加量為反應(yīng)物總體積的0.2％～0.3％，其余為水分，其反應(yīng)過(guò)程為：
4)將步驟3)接枝共聚產(chǎn)物經(jīng)造粒、烘干并篩分出40～60目的固體顆粒即為滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑。
本發(fā)明有益效果是：滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑在清水中28小時(shí)內(nèi)的自溶解率達(dá)到100％，過(guò)滲透率為59.4×10-3μm2裂縫可承受強(qiáng)度大于53.8MPa/m，暫堵率超過(guò)96.8％，能夠有效封堵地層裂縫，滿足暫堵轉(zhuǎn)向壓裂的現(xiàn)場(chǎng)施工要求。同時(shí)還具有原料來(lái)源廣、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染、產(chǎn)物可以生物降解、熱穩(wěn)定性好、承壓變形能力強(qiáng)及返排性能好的特點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例2制備的滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的溶解時(shí)間曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
實(shí)施例1，一種滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的合成方法，包括以下步驟：
1)以乳酸(LA)為單體，辛酸亞錫(Sn(Oct)2)為引發(fā)劑，控制溫度175℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端為羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亞錫(Sn(Oct)2)的加量為單體總量的0.5％，反應(yīng)時(shí)間為8h，末端為羧基的聚乳酸(PLA)的分子量為4～6萬(wàn)，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)為功能單體，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))為引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的質(zhì)量比為1:2，功能單體總量為25％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量為功能單體總量的1％，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間4h，
3)將合成的末端為羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)與淀粉溶液混合，以濃硫酸為催化劑，在95℃恒溫反應(yīng)4h進(jìn)行接枝共聚，其中末端為羧基的聚乳酸(PLA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％，淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，濃硫酸加量為反應(yīng)物總體積的0.2％，其余為水分，
4)將步驟3)接枝共聚產(chǎn)物經(jīng)造粒、烘干并篩分出40～60目的固體顆粒即為滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑。
實(shí)施例2，一種滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的合成方法，包括以下步驟：
1)以乳酸(LA)為單體，辛酸亞錫(Sn(Oct)2)為引發(fā)劑，控制溫度180℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端為羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亞錫(Sn(Oct)2)的加量為單體總量的0.5％，反應(yīng)時(shí)間為10h，末端為羧基的聚乳酸(PLA)的分子量為4～6萬(wàn)，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)為功能單體，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))為引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的質(zhì)量比為1:2，功能單體總量為28％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量為功能單體總量的1％，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間4h，
3)將合成的末端為羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)與淀粉溶液混合，以濃硫酸為催化劑，在95℃恒溫反應(yīng)4h進(jìn)行接枝共聚，其中末端為羧基的聚乳酸(PLA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13％，淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％，濃硫酸加量為反應(yīng)物總體積的0.3％，其余為水分，
4)將步驟3)接枝共聚產(chǎn)物經(jīng)造粒、烘干并篩分出40～60目的固體顆粒即為滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑。
實(shí)施例3，一種滑溜水壓裂可降解轉(zhuǎn)向劑的合成方法，包括以下步驟：
1)以乳酸(LA)為單體，辛酸亞錫(Sn(Oct)2)為引發(fā)劑，控制溫度185℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端為羧基的聚乳酸(PLA)，其中辛酸亞錫(Sn(Oct)2)的加量為單體總量的0.5％，反應(yīng)時(shí)間為12h，末端為羧基的聚乳酸(PLA)的分子量為4～6萬(wàn)，
2)以丙烯酸叔丁酯(TBA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)為功能單體，以羧基偶氮化合物(4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸))為引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下合成末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)，其中丙烯酸叔丁酯(TBA)與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的質(zhì)量比為1:2，功能單體總量為30％，4,4’-偶氮二(4-腈基戊酸)的加量為功能單體總量的1％，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時(shí)間4h，
3)將合成的末端為羧基的聚乳酸(PLA)、末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)與淀粉溶液混合，以濃硫酸為催化劑，在95℃恒溫反應(yīng)4h進(jìn)行接枝共聚，其中末端為羧基的聚乳酸(PLA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，末端含羧基的低聚物(AMPS-TBA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％，濃硫酸加量為反應(yīng)物總體積的0.3％，其余為水分，
4)將步驟3)接枝共聚產(chǎn)物經(jīng)造粒、烘干并篩分出40～60目的固體顆粒即為滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑。
以實(shí)施例2得到的可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑為例對(duì)其效果進(jìn)行評(píng)價(jià)：
本實(shí)施例滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑的溶解性能：稱取5g合成的滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑放入100mL的自來(lái)水中，勻速攪拌一定時(shí)間后過(guò)濾溶液，剩余殘?jiān)娓珊蠓Q量質(zhì)量，其溶解時(shí)間曲線見(jiàn)圖1，從圖1中可以看出，所合成的滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑在28小時(shí)內(nèi)便可實(shí)現(xiàn)完全溶解，而且測(cè)得其完全溶解后溶液的粘度小于10mPa·s，表明其在壓裂液中具有良好的溶解和反排性能。
本實(shí)施例滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑的強(qiáng)度：在80℃下，采用不同滲透率的人工造縫巖心，滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑的封堵強(qiáng)度見(jiàn)表1。由表1可知，滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑的封堵強(qiáng)度隨巖心滲透率的增大而減小，最高的壓力梯度為53.8MPa/m。滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑具有封堵原有的裂縫，使新裂縫偏離最大主應(yīng)力方向的能力。
表1
本實(shí)施例滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑的暫堵性能：在溫度80℃下，用地清水配制10g/L的滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑溶液，用不同滲透率的人工造縫巖心(長(zhǎng)6.5cm、直徑約2.5cm)進(jìn)行暫堵與解堵實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：巖心抽提、烘干、飽和地層水→水測(cè)滲透率K0→擠注1PV滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑→測(cè)巖心滲透率K1→清水后續(xù)沖洗→測(cè)巖心滲透率K2?；锼山到鈮毫褧憾罗D(zhuǎn)向劑在不同滲透率巖心中的暫堵、解堵性能見(jiàn)表2。
表2
由表2可知，隨巖心K0的增大，暫堵率減小，恢復(fù)率增大。滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑對(duì)不同滲透率巖心的暫堵率大于92.5％，對(duì)非均質(zhì)儲(chǔ)層能進(jìn)行有效的封堵。而且經(jīng)清水沖涮后的巖心的滲透回復(fù)率大于92.6％，表明滑溜水可降解壓裂暫堵轉(zhuǎn)向劑具有較好的暫堵、解堵能力，在壓裂施工后能迅速解堵。