压裂用抗高温防膨剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种提供一种压裂用抗高温防膨剂，由季铵盐型有机阳离子聚合物、屏蔽剂和无机盐三种组分混合制成，其密度达到1.35g/cm3以上，使用温度可以达到高温180℃，该防膨剂在压裂液中的添加质量分数为0.5％～2％时，其防膨胀率可达90％以上；本发明还提供了一种压裂用抗高温防膨剂及其制备方法，以低分子量有机胺为单体，加入屏蔽剂后再滴加环氧氯丙烷对有机胺进行修饰、聚合再与无机盐混合后得到该抗高温防膨剂，使用该制备方法制备的防膨剂可作为深井、超深井(包括非常规油气藏)压裂液用防膨剂使用。
【专利说明】压裂用抗高温防膨剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于深井、超深井压裂及酸化液体系压裂施工【技术领域】，特别涉及一种压 裂用抗高温防膨剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着油田开采程度过度开采，较易开采油层日趋减少。目前向深井、超深井及非常 规油气藏开采油气方向发展。这些油气藏表现埋藏深、渗透率低、温度高等特点。需要进行 压裂及酸化改造工作仍然是这类油气藏开采过程中最有效的增产措施技术。而高温防膨剂 是高温压裂及酸化液体系中不可缺少的核心添加剂，其作用是能够有效抑制粘土膨胀，改 善体系性能，增加地层渗透率，提高油气产量必要手段。因此研究压裂用抗高温防膨剂具有 广阔的市场前景和市场需求，而国内对压裂用抗高温防膨剂的产品研究处于起步阶段。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种压裂用抗高温防膨剂，其密度达到I. 35g/cm3以上，使 用温度可以达到高温180°C，该防膨剂在压裂液中的添加质量分数为0. 5 %?2 %时，其防 膨胀率可达90%以上。
[0004] 本发明还提供了一种压裂用抗高温防膨剂及其制备方法，使用该制备方法制备的 防膨剂可作为深井、超深井（包括非常规油气藏）压裂液用防膨剂使用，可成功应用于深 井、超深井（包括非常规油气藏）的压裂施工中，有效起到防膨胀和防粘土微粒运移的作 用，提高油气产量并保证施工顺利安全进行。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所述的高温压裂及酸化用防膨剂，由以下重量百分比 的原料混合制成：
[0006] 季铵盐型有机阳离子聚合物10%-40%
[0007] 屏蔽剂 10%-20%
[0008] 无机盐 40%-80%
[0009] 所述季铵盐型有机阳离子聚合物是以有机胺为单体，经环氧氯丙烷修饰后引发聚 合得到的聚合物，应用于深井、超深井（包括非常规油气藏）的压裂施工中。从成本因素考 虑，优选成本低的相对低分子质量有机胺（相对分子质量小于100的有机胺），从大量实验 结果分析，虽然以相对分子质量高的有机胺为单体得到的有机阳离子聚合物的防膨效果有 所增加，但相对分子质量高的有机胺成本较高，因而在实际压裂施工中首选相对分子质量 低的有机胺。并且，所述有机阳离子聚合物只是本发明公开的防膨剂中的组分之一，其他两 种成分屏蔽剂和无机盐均会起到一定的防膨作用，不仅可以保证防膨率大于90%，且有效 降低了成本。
[0010] 所述有机胺单体可以选择伯胺、仲胺、叔胺中的任意一种，且有机胺单体结构中包 括一个或多个氨基基团。所述有机胺单体经环氧氯丙烷修饰后聚合得到的聚合物为季铵盐 型有机阳离子聚合物。由于选择单体不同，在聚合过程中，聚合得到的季铵盐型有机阳离子 聚合物主要包括主链型有机阳离子聚合物和支链型有机阳离子聚合物两类，其结构式如下 所示：
[0011]
【权利要求】
1. 一种压裂用抗高温防膨剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合制成： 季铵盐型有机阳离子聚合物10% -40% 屏蔽剂 10% -20% 无机盐 40% -80% 所述季铵盐型有机阳离子聚合物是以有机胺为单体，经环氧氯丙烷修饰后引发聚合得 到的聚合物； 所述屏蔽剂为长链脂肪酸酯、长链脂肪醇酯中的一种； 所述无机盐为金属氯化物。
2. 根据权利要求1所述压裂用抗高温防膨剂，其特征在于，所述有机胺相对分子质量 小于100。
3. 根据权利要求1所述压裂用抗高温防膨剂，其特征在于，所述长链脂肪酸酯、长链脂 肪醇酯的碳数为16-18个。
4. 根据权利要求1所述压裂用抗高温防膨剂，其特征在于，所述金属氯化物为氯化钠、 氯化钾、氯化铵、氯化钙、氯化镁、氯化铝中的一种。
5. -种权利要求1所述的压裂用抗高温防膨剂的制备方法，其特征在于，包括下述步 骤： (1) 将所述有机胺溶解在有机溶剂中，加入酸，常温下搅拌l_2h，得到有机胺盐的混合 溶液I ; (2) 向所述混合溶液I中加入屏蔽剂，继续搅拌至溶液均匀，得到混合溶液II ; (3) 向所述混合溶液II中滴加两倍于有机胺重量的环氧氯丙烷，滴加完成后，加入有 机胺与环氧氯丙烷质量总和的〇. 05% -0. 08%的引发剂，不断搅拌并升温至50-80°C，回流 3_5h后停止反应，得到含有季胺型有机阳离子聚合物的混合溶液III ; (4) 向所述混合溶液III中加入无机盐混合均匀，蒸干溶剂，即得到压裂用抗高温防膨 剂。
6. 根据权利要求5所述压裂用抗高温防膨剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂 为甲醇、乙醇中的一种。
7. 根据权利要求5所述压裂用抗高温防膨剂的制备方法，其特征在于，所述酸为盐酸 或醋酸，加入量为有机胺重量的2-4倍。
8. 根据权利要求5所述压裂用抗高温防膨剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为 氧化-还原体系引发剂。
9. 根据权利要求5所述压裂用抗高温防膨剂的制备方法，其特征在于，所述氧化-还原 体系引发剂中氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾中至少一种，还原剂为甲醛合次硫酸氢钠、亚硫 酸氢钠中至少一种。
【文档编号】C09K8/74GK104277817SQ201410484064
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】刘音, 李洪俊, 常青 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司