CN103086909A

CN103086909A - 一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂

Info

Publication number: CN103086909A
Application number: CN2011103429246A
Authority: CN
Inventors: 马超; 赵林; 徐良伟
Original assignee: Yangtze University
Current assignee: Yangtze University
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明涉及一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂，其特征在于以芥酸作为起始剂，加入3-二甲氨基丙胺，在携水剂二甲苯和催化剂KOH的作用下，在油浴条件下进行反应；将反应后的混合液减压抽真空、冷却后即制得芥酸酰胺基叔胺；将芥酸酰胺基叔胺和氯乙酸钠溶液进行混合，在水浴条件下进行反应；将反应后的混合液溶于丙酮溶液中，冷却至室温，静置、抽滤后制得芥酸酰胺丙基甜菜碱，即为本发明所述的一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂。用本发明配制的酸液体系随着酸岩反应的进行能够实现自动变粘，产生较高的流动阻力，实现酸液在储层中的有效分配，具有降低酸液的滤失量，增加酸液的穿透距离，确保酸液体系自转向有效进行的特点。

Description

一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂

技术领域：

本发明涉及一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂，属油田化学剂设计技术领域。

背景技术：

就目前而言，酸化仍然是应用最广泛的油气藏储层增产改造措施之一。在非均质碳酸盐岩油藏的酸化过程中，根据渗透阻力最小原理，胶凝酸、乳化酸、交联酸等常规酸首先进入较高渗透层，而很难进入低渗透层的微裂缝和孔隙，造成酸液的大量滤失并很快消耗完，有效作用距离降低，酸化增产效果不理想；另一方面，高渗透层的酸化，易导致过早的产水、产气，增加注入压力。同时，常规酸由于只在粘度上显示有优越性，表现为粘性较大，而其抗剪切性能受到限制，表现为体系弹性较小，在酸化转向时体系稳定性较差。

为了得到高效的增产改造效果，不仅要求酸液有较大的穿透深度，还要求酸液在目的层具有更好的流动状态及适当的酸蚀位置，酸化转向时体系稳定、残酸破胶彻底、不污染储层；显然，现有的常规酸技术不能满足实际生产的需求。

为了满足上述要求，需要研制出一种能够由酸岩反应产生激发机制，形成在高渗透层产生高粘度的酸液主剂，使得后续的酸液能够流入低渗透储层，降低酸液的滤失速率，提高酸蚀的穿透深度，且酸液转向时体系稳定，残酸遇到油气时会自动破胶，残酸表面张力超低，易于被后续液体携带出储层，不污染储层，实现优化的非均质碳酸盐岩的增产改造措施。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂，用其配制的酸液体系随着酸岩反应的进行能够实现自动变粘，产生较高的流动阻力，实现酸液在储层中的有效分配，具有降低酸液的滤失量，增加酸液的穿透距离，确保酸液体系自转向有效进行的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的。

1、芥酸酰胺基叔胺的制备：

以芥酸作为起始剂，以芥酸的重量为基准，取一定量的芥酸加热待其完全溶解后，依次加入40％--47％重量的3-二甲氨基丙胺、20％--30％重量的携水剂二甲苯，搅拌均匀后通N₂，再逐滴加入0.5％--1.0％重量的催化剂KOH；在油浴条件下进行反应，反应温度为120℃～160℃，反应时间为5～7小时；将反应后的混合液减压抽真空、冷却即制得芥酸酰胺基叔胺。其反应方程式如下：

2、芥酸酰胺丙基甜菜碱的制备：

以制得的芥酸酰胺基叔胺为起始剂，以芥酸酰胺基叔胺的重量为基准，称取24％--27％重量的氯乙酸钠，将其配制成浓度为20％的氯乙酸钠溶液，用碳酸氢钠将氯乙酸钠溶液的pH值调节至7～8之间，逐滴将氯乙酸钠溶液加入到芥酸酰胺基叔胺溶液中；在水浴条件下进行反应，反应温度为65℃～85℃，反应时间为4～6小时；得到粗产品；按1∶2的体积比将上述粗产品溶于丙酮溶液中，在回流条件下使粗产品完全溶解，用水浴冷却至室温，静置至晶体结晶完全，抽滤，得到粗晶体；对粗晶体进行2～3次丙酮重结晶，将得到的晶体干燥后为制得的芥酸酰胺丙基甜菜碱，即为本发明所述的一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂。其反应方程式如下：

本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：

1、用本发明配制的酸液体系极易形成高粘度的螺旋状胶束，在加量为5％的条件下，最大粘度达到921mPa·s，残酸与不同体积比的原油混合后迅速破胶，残酸表面张力达到1.8×10^-3mN/m。

2、用本发明配制的酸液体系和一定比例的原油混合无乳化现象，与低、中、高矿化度的地层水配伍后无沉淀分层现象，溶液透明。

3、用本发明配制的酸液体系具有良好的抗高温、抗剪切能力，最大抗温达到105℃，且抗剪切最大达到1100s^-1。

4、本发明合成工艺简单，反应条件温和，使用方便，成本较低，能满足非均质碳酸盐岩自转向酸化的要求。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

1、芥酸酰胺基叔胺的制备：

在洁净干燥的三口瓶中加入0.3mol的芥酸，连接油浴装置、回流装置，缓慢加热待芥酸完全溶解，依次加入3-二甲氨基丙胺0.33mol、携水剂二甲苯15g；搅拌30秒后通3～5分钟N₂，然后利用恒压滴液漏斗逐滴加入2g催化剂KOH，调节反应温度为140℃，搅拌反应7小时后取出，立即减压抽真空，除去杂质，冷却，得到芥酸酰胺基叔胺。

2、芥酸酰胺丙基甜菜碱的制备：

称取所制得的芥酸酰胺基叔胺0.3mol；称取0.36mol的氯乙酸钠，并将其配制成浓度为20％的氯乙酸钠溶液，用碳酸氢钠将氯乙酸钠溶液的pH值调节至7～8之间，利用恒压滴液漏斗逐滴将氯乙酸钠溶液加入到芥酸酰胺基叔胺溶液中，调节反应温度为70℃，搅拌反应6小时后，降温，抽滤，得到粗产品。将制得的粗产品加入烧杯中，按1∶2的体积比将上述粗产品溶于丙酮溶液中，在回流条件下使粗产品完全溶解，将粗产品的丙酮溶液用水浴冷却至室温，静置至晶体结晶完全，抽滤，得到粗晶体，对粗晶体进行2～3次丙酮重结晶，得到的晶体放入真空干燥箱60℃下干燥5小时，制得的晶体为芥酸酰胺丙基甜菜碱，即为本发明所述的一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂。

本发明用于非均质碳酸盐岩酸化体系的应用效果例：

表1：鲜酸和残酸体系的粘弹性能

表2：酸液体系转向、抗温、抗剪切性能

表3残酸与原油混合后破胶性能

由表1可以看出，鲜酸体系中储能模量G’大于损耗模量G”，即表示鲜酸体系的弹性大于粘性，主要体现出弹性，便于现场泵酸；残酸体系中，损耗模量G”大于储能模量G’，说明酸液转向时体系主要体现为粘性，能实现在酸岩反应后及时堵住大孔道，完成自转向功能。

由表2可以看出，随着盐酸浓度的降低，体系粘度呈现先增大后降低的趋势，即能随盐酸浓度变化实现自动转向功能。酸液体系能够抗温达到105℃，能够在1100s^-1范围内保持稳定。

由表3可以看出，不同体积比的残酸与原油混合后体系粘度迅速破胶，由65mPa·s迅速降为9mPa·s以下，从而在酸化结束后能顺利返排。

Claims

1.一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂，其特征在于：

(1)、芥酸酰胺基叔胺的制备：

以芥酸作为起始剂，以芥酸的重量为基准，取一定量的芥酸加热待其完全溶解后，依次加入40％--47％重量的3-二甲氨基丙胺、20％--30％重量的携水剂二甲苯，搅拌均匀后通N₂，再逐滴加入0.5％--1.0％重量的催化剂KOH；在油浴条件下进行反应，反应温度为120℃～160℃，反应时间为5～7小时；将反应后的混合液减压抽真空、冷却即制得芥酸酰胺基叔胺；

(2)、芥酸酰胺丙基甜菜碱的制备：

以制得的芥酸酰胺基叔胺为起始剂，以芥酸酰胺基叔胺的重量为基准，称取24％--27％重量的氯乙酸钠，将其配制成浓度为20％的氯乙酸钠溶液，逐滴将氯乙酸钠溶液加入到芥酸酰胺基叔胺溶液中；在水浴条件下进行反应，反应温度为65℃～85℃，反应时间为4～6小时；得到粗产品；按1∶2的体积比将上述粗产品溶于丙酮溶液中，在回流条件下使粗产品完全溶解，用水浴冷却至室温，静置至晶体结晶完全，抽滤，得到粗晶体；对粗晶体进行丙酮重结晶，将得到的晶体干燥后为制得的芥酸酰胺丙基甜菜碱，即为本发明所述的一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂，其特征在于用碳酸氢钠将氯乙酸钠溶液的pH值调节至7～8之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于非均质碳酸盐岩酸化体系的自转向剂，其特征在于对粗晶体进行2～3次丙酮重结晶，将得到的晶体干燥后为制得的芥酸酰胺丙基甜菜碱。