一种非长链疏水型酸化缓速剂、制备方法及缓速酸

本发明涉及石油天然气，具体涉及一种非长链疏水型酸化缓速剂、制备方法及缓速酸。

背景技术：

1、酸化是重要的油气井增产措施之一，通过向井眼注入酸液，利用酸液与近井地带的部分矿物污染物之间发生的反应，解除污染，提高或恢复地层渗透率，从而实现石油和天然气的增产或稳产。在酸化施工过程中，由于所使用的常规酸液同岩石矿物之间的反应速度太快，导致酸化作用距离太短，不能向地层深部渗透，酸化效果差，影响油气井产能。因此，必须使用缓速酸以改进酸化效果。

2、常用的缓速酸主要有胶凝酸、乳化酸、泡沫酸等。胶凝酸是通过向盐酸溶液中加入分子量高达几百万甚至上千万的聚合物形成的，胶凝酸可以大大提高酸液粘度，从而减缓氢离子向岩石表面的扩散速度，实现降低酸岩反应速度和提高油气产量的目的；但也正是因为其具有的高粘度，使得酸液在施工泵入时，困难大，摩阻高，同时施工完毕后，返排不彻底，容易大量残留在储层中，二次伤害较大。将柴油或煤油与盐酸按照一定比例混合，在乳化剂的作用下，形成油包酸型乳状液，这就是乳化酸，乳化酸在岩石表面形成的油膜可以有效隔离氢离子与岩石表面的接触，较好的延缓了酸岩反应，同时，乳化酸具有的滤失量小和粘度较高的优点，使得在施工时能够形成长而宽的有效裂缝，特别适用于酸化压裂；但排量低，成本高与施工压力大是其存在的主要问题。向酸液中通入氮气或二氧化碳，并加入起泡剂、稳泡剂等，可以形成泡沫酸，泡沫酸含液量低，并且滤失量小，能够明显减缓酸岩反应，同时可以实现迅速返排；但在高温下，气泡容易破灭，使得泡沫酸稳定性大大下降，滤失量也逐渐增大，并且成本较大，这些限制了其进一步的广泛应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种非长链疏水型酸化缓速剂、制备方法及缓速酸；所述酸化缓速剂可以通过苯环疏水作用吸附在岩石表面，对碳酸盐岩有较好的缓速效果，产品工艺简单，成本低廉，同时缓速酸液粘度小，容易泵入和返排，耐温抗盐能力突出。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种非长链疏水型酸化缓速剂，所述酸化缓速剂包括式（i）所示化合物：

4、

5、（i）

6、其中，a∶b=（10~30）∶（1~4）。

7、优选地，所述非长链疏水型酸化缓速剂以丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠两种单体为原料，进行聚合得到。

8、优选地，所述聚合为水溶液自由基聚合。

9、优选地，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为（10~30）∶（1~4）。

10、第二方面，本发明提供一种非长链疏水型酸化缓速剂的制备方法，包括以下步骤：在引发剂的作用下，将丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠进行聚合反应，得到所述酸化缓速剂。

11、优选地，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为（10~30）∶（1~4）。示例性地，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为24∶1、24∶2、24∶4、22∶2、26∶2、16∶2、30∶2、10∶2中的任意一者或两者之间的数值。

12、优选地，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的总质量浓度为20~45%。示例性地，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的总质量浓度为20%、25%、30%、35%、40%、45%中的任意一者或两者之间的数值。

13、优选地，所述引发剂的添加量占单体总质量的百分数为0.25~0.45%。示例性地，所述引发剂的添加量占单体总质量的百分数为0.25%、0.30%、0.35%、0.40%和0.45%中的任意一者或两者之间的数值。

14、优选地，所述聚合反应的反应温度为45~60℃。示例性地，所述聚合反应的反应温度为45℃、50℃、55℃和60℃中的任意一者或两者之间的数值。

15、优选地，所述聚合反应的反应时间为3~7h。示例性地，所述聚合反应的反应时间为3h、4h、5h、6h和7h中的任意一者或两者之间的数值。

16、优选地，所述引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐。

17、优选地，所述制备方法具体为：将对苯乙烯磺酸钠加溶剂溶解后，再加入丙烯酰胺至完全溶解，进行除氧后加入引发剂进行聚合反应。

18、优选地，所述制备方法还包括将所述酸化缓速剂进行洗涤和烘干。

19、第三方面，本发明提供了一种缓速酸，包括上述的酸化缓速剂或上述制备方法制备得到的酸化缓速剂。

20、优选地，所述缓速酸中所述酸化缓速剂的质量浓度为0.3~0.7%。示例性地，所述缓速酸中所述酸化缓速剂的质量浓度为0.3%、0.5%和0.7%中的任意一者或两者之间的数值。

21、本发明的有益效果是：

22、本发明的酸化缓速剂为非长链疏水型酸化缓速剂，可以通过苯环的疏水作用吸附在岩石表面，从而有效减缓氢离子与岩石的接触，实现降低酸岩反应速度和延长酸化作用距离，达到深部酸化的目的；同时，本发明酸化缓速剂苯环独特的π-π共轭结构使得酸化缓速剂具有良好的热稳定性能和耐温能力。而目前，在油气田增产改造过程中使用的具有疏水性能的单体，主要以季铵盐长链为主，链长一般为十八或十六，其高温下的稳定性能远低于苯环结构。另外，本发明在苯环上引入磺酸基团，可以使其从原本的油溶性状态变成为水溶性状态，利于在酸液中的快速溶解，并且，磺酸基团中的硫原子含有孤对电子，可以忍受地层中存在的大量二价金属离子的“进攻”，抗盐能力明显。因此，本发明的酸化缓速剂在酸液中溶解性好，增粘能力弱，酸液粘度低，在管线中流动性好，施工时易注入地层，施工结束后返排率高，对储层二次伤害小，适用于致密低渗透碳酸盐岩储层酸化作业。

23、本发明酸化缓速剂制备过程中采用合适的单体配比，有效防止了聚合过程中出现沉淀或析出等不良现象；对苯乙烯磺酸钠中的共轭苯环结构，除了具有良好热稳定性能，还能够增加聚合物主链的刚性，使得聚合物主链不易出现卷曲缠绕等现象，在施工泵入地层的时候，对于管线接口等的剪切应力作用，具有良好的抗剪切性能；酸岩反应过程中会产生大量的氯化钙，而磺酸基团中的硫原子含有孤对电子，可以有效承受钙离子等二价金属离子的“进攻”，所以还具有很好的抗盐能力。

24、本发明酸化缓速剂在制备过程中加入了适量的引发剂，较好地控制了聚合产物的相对分子量，在具有较好的酸液缓速性能的同时，不会造成酸液粘度的很大提升；采用水溶液自由基聚合反应，工艺简单，反应温和，操作方便，得到的聚合产物纯度高。

25、本发明通过合理控制聚合过程的温度和时间，促进分子间的有效碰撞和自由基的分解，为整个聚合反应的进行提供必要的能量保证。

26、本发明在缓速酸中加入了所述的酸化缓速剂，在碳酸盐岩中具有较好的缓速效果，能向储层深部渗透，缓速酸液粘度小，利于泵入和返排，得到的缓速酸具有良好的抗盐效果和热稳定性能，在500℃的高温下，质量保留率接近40%；抗盐能力突出，在氯化钙含量为70000mg/l的条件下，依然具有较好的缓速效果。

技术特征：

1.一种非长链疏水型酸化缓速剂，其特征在于，所述酸化缓速剂包括式（i）所示的化合物：

2.根据权利要求1所述的非长链疏水型酸化缓速剂，其特征在于，所述酸化缓速剂以丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠两种单体为原料，进行聚合得到。

3.根据权利要求2所述的非长链疏水型酸化缓速剂，其特征在于，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为（10~30）∶（1~4）。

4.一种权利要求1所述的非长链疏水型酸化缓速剂的制备方法，其特征在于，包括：在引发剂的作用下，将丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠进行聚合反应，得到所述酸化缓速剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为（10~30）∶（1~4）。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠的总质量浓度为20~45%。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的添加量占单体总质量的百分数为0.25~0.45%。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的反应温度为45~60℃。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的反应时间为3~7h。

10.一种缓速酸，其特征在于，包括权利要求1~3任意一项所述的酸化缓速剂或权利要求4~9任意一项所述的制备方法制备得到的酸化缓速剂。

技术总结
本发明公开了一种非长链疏水型酸化缓速剂、制备方法及缓速酸，涉及石油天然气技术领域。所述酸化缓速剂包括式（I）所示的化合物，所述酸化缓速剂可以通过苯环疏水作用吸附在岩石表面，对碳酸盐岩有较好的缓速效果，产品工艺简单，成本低廉，同时缓速酸液粘度小，容易泵入和返排；耐温能力明显，在500℃的高温下，质量保留率接近40%；抗盐能力突出，在氯化钙含量为70000mg/L的条件下，依然具有较好的缓速效果。

技术研发人员：陈中豪,黄志宇,全红平
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15