一种抗高温自生酸剂制备方法及应用与流程

本发明属于油气田开发领域，特别涉及一种抗高温自生酸剂制备方法及应用。

背景技术：

1、随着深层地层油气的不断开发，面临储层缝洞体发育变差，常规酸液滤失量大、抗温性差、酸岩反应速度快，酸压有效作用距离有限等问题，严重影响井筒远距离储集体的沟通动用。若要进行地层深部酸化，就应在地层一定条件下生成酸液，使酸液在整个注液范围内都能发挥作用，延长酸压穿透距离。酸化压裂技术是油气田增产技术中最为主要的增产措施。其通常使用酸液对目标地层进行溶蚀或刻蚀处理，以形成油气流通通道，提高增产目的。自生酸是一种或多种化学试剂在地层环境下通过化学反应而缓慢生成无机酸或有机酸，可以起到溶蚀岩石的作用。由于生酸时间相对较长，生成的酸液在一定时期内浓度较低，从而减缓了对岩石的溶蚀速率，酸液能够达到更远的地方，大大延长了酸液的有效酸化距离。

2、近年来，随着油气井开发难度逐渐增加，深井、超深井数量逐渐增多，井底温度也随之增加。在高温下，聚合物分子容易受到热降解、热氧降解等因素的影响而导致聚合物分子链断裂。同时，氢离子在高温下的分子热运动会加剧，促进分子链的降解，破坏钻井液的增粘性能。根据产品调研，国内公司上研发的大部分自生酸面临着抗温性能较弱的问题，国外公司研发的抗高温自生酸具有较为优异的抗温性能，但其产品价格较高，影响了油田企业的生产效益。

3、目前，提高聚合物分子的抗温性能主要有以下几种方式：1、引入大分子刚性侧链；2、提高主链的刚性；3、引入具有耐水解官能团的单体。国内大多数研究人员一般通过引入大分子侧链或引入耐水解官能团来提高自生酸的抗温性能，这主要是由于聚合机理明确，易于合成。

4、中国专利cn202011010497.7公开了一种多氯醚醇自生酸及其使用方法，该发明提出的多氯醚醇自生酸通过在多氯醚醇中加入低温抑制剂以及中温催化剂和/或高温增速剂，可以调节不同温度下多氯醚醇的自生酸速率，进而对高温地层达到深穿透酸压效果。但其在中高温度(90℃-170℃)下产酸速度很低，无法达到现场酸压施工的要求。

5、cn201910359803.9公开了一种多氯酮醇自生酸及其使用方法。该发明提出的多氯酮醇自生酸通过在多氯酮醇中加入低温抑制剂以及中温催化剂和/或高温增速剂，可以调节不同温度下多氯酮醇的自生酸速率，进而对高温地层达到深穿透酸压效果。但其反应步骤较为繁琐，不利于大规模生产。

6、cn202010819815.8公开了一种高温碳酸盐岩压裂酸化用自生酸及前置液体系，该自生酸前置液体系包括：阳离子稠化剂0.5％、氯化钾1％、助排剂1％、粘土稳定剂1％、交联剂0.3％、自生酸10％和水86.2％；其中，自生酸包括以下物质：甲酸甲酯45％～50％，丙三醇15％～20％，甲醇15％～20％，甲酸0.1％～0.5％，余量为水；该发明提出的自生酸前置液体系配制工艺简单，在常温条件下不生酸，便于现场储层，该体系到达目的层后开始逐渐生酸且酸浓度高，能够有效增加酸蚀作用距离，与现有体系相比深度酸化效果明显增强，同时与自生酸前置液稠化剂配伍性良好，配合使用能够达到压裂和酸化双重增产作用。但其反应步骤较为繁琐，不利于大规模生产。

7、cn202010440484.7公开了一种高粘低酸岩反应速率的稠化自生酸，其组分及质量百分含量为：稠化剂：4～0.8％；生酸剂a：10～30％；生酸剂b：1～10％；粘土稳定剂：1-2％；缓蚀剂：2-4％，余量为水。该发明的稠化自生酸体系具有表观黏度高，温度稳定好、缓速效果好等优点，满足高温储层酸压应用，并且制备方法简单。cn202010052163.x则公开了一种降低酸岩反应速率的交联自生酸，其组分及体积百分含量为：生酸剂a10～40％；生酸剂b1～10％；耐酸稠化剂0.6～1.2％；复合交联剂0.5-2％；余量为水。该发明所提供的交联自生酸具有粘度高，耐温能力强(160℃)，抗剪切性能好。但上述两片专利均只是进行了简单的复配，没有进行分子处理剂的研发。

8、cn201811292153.2公开了一种交联乳化自生酸及制备方法。该发明将交联酸、乳化酸及自生酸三者合一，利用协同效应形成一种新型高导流深穿透缓速酸液体系。比常规地面交联酸体系具有更好缓速性能、稳定性能、耐温性能等特点，注入地层后具有良好的酸压/酸化效果。同时该发明的酸液体系是一交联酸为外相乳化自生酸为内相的酸液，克服了乳化自生酸摩阻高，在深井酸压施工中泵注困难的难题。但其在高温(180℃以上)环境下产酸速度很低，无法达到现场酸压施工的要求。

9、因此，如何制备出抗高温自生酸是当前油气田开发中的亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明公开了一种抗高温自生酸剂的制备方法，所述制备方法包括：

2、将增粘剂与去离子水进行第一接触，得到溶液m；

3、将乙烯基季铵盐单体、乙烯基磺酸及n-乙烯基吡咯烷酮单体在去离子水中进行第一反应得到a剂；

4、在去离子水中加入羰基类化合物，搅拌后得到b剂；

5、将a剂、b剂溶解于溶液m混合反应，搅拌形成均相自生酸剂。

6、进一步地，所述增粘剂的加量为30-60g/l；

7、所述增粘剂包括韦兰胶、聚丙烯酰胺或黄原胶中的一种；其中，聚丙烯酰胺的分子量大于2000万；

8、所述第一接触条件：反应温度为25-40℃，反应时间为16-30min，搅拌速度为600-1000r/min。

9、进一步地，所述乙烯基季铵盐单体包括烯丙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、四烯丙基氯化铵中的一种或多种混合；

10、所述乙烯基磺酸包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、烯丙基磺酸中的一种。

11、进一步地，所述乙烯基季铵盐、乙烯基磺酸与n-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为1：0.8-1.5：0.5-1.5。

12、进一步地，所述乙烯基季铵盐、乙烯基磺酸与n-乙烯基吡咯烷酮的摩尔比为1：1-1.2：0.8-1.2。

13、进一步地，所述第一反应条件为：反应温度为55-75℃，搅拌速度为800-1200r/min，反应时间为3-6h。

14、进一步地，所述羰基类化合物在去离子水中的加量为30-75g/l；

15、所述羰基类化合物包括多聚甲醛、聚六醛、聚二甲氨基苯甲醛中的一种。

16、进一步地，所述混合反应的条件为反应温度25-40℃，反应时间3-5h，搅拌速度600-1000r/min。

17、进一步地，所述a剂与b剂的质量比为1：2.25-2.75。

18、本发明还提供了一种采用所述制备方法制成的抗高温自生酸剂以及由该抗高温自生酸剂制成的制品。

19、所述抗高温自生酸剂可以在油气田开发过程中应用。

20、本发明的有益效果：

21、本发明所提出的抗高温自生酸剂分子结构中引入大侧基和刚性侧基，由于这些基团的位阻效应，分子运动阻力增大，主链刚性增强，使抗高温自生酸具有良好的抗温性能，最高能在180℃高温环境下自发生成盐酸；

22、本发明所提出的抗高温自生酸剂反应条件容易实现，反应过程相对稳定，工业化难度较小；

23、本发明所提出的抗高温自生酸剂在180℃环境下17个小时内净生酸率为26.3％，对岩石的溶蚀率仅为21.8％；反应48个小时后生酸量达到饱和，对碳酸盐岩的溶蚀率达到80％，能够通过优化条件控制生酸时间延长至2天以上，使酸液在整个注液范围内都能发挥作用，延长酸压穿透距离，建立油气有效通道。

24、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。