本發(fā)明涉及油田開采過程中的壓裂增產(chǎn)作業(yè)及采油驅(qū)油
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種水溶轉(zhuǎn)向劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：壓裂轉(zhuǎn)向劑是油水井改造過程中的一種輔助添加劑，又叫壓裂暫堵劑，它是轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)中重要的組成部分。在壓裂施工中，應(yīng)用轉(zhuǎn)向劑的橋堵作用暫堵老縫或已加砂縫，提升井底凈壓力，使流體在地層中發(fā)生轉(zhuǎn)向，形成不同于老裂縫方向的新裂縫或使壓裂砂在裂縫中均勻分布，從而在儲層中打開新的流體流動通道，更大范圍地溝通老裂縫未動用的油氣層，增加油氣產(chǎn)量。目前使用的轉(zhuǎn)向劑主要有：硅酸鹽粒、陶粒、聚丙烯酰胺等，硅酸鹽粒、陶粒存在密度大，泵送極其困難，效率低，不可溶；聚丙烯酰胺存在封堵壓力低等缺陷。因此我公司開發(fā)了強(qiáng)度較高，溶解溫度和速度可控，溶解徹底的水溶轉(zhuǎn)向劑。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種水溶轉(zhuǎn)向劑及其制備方法，其具有強(qiáng)度高，溶解溫度和速度可控，溶解徹底等特點(diǎn)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種水溶轉(zhuǎn)向劑，由以下所示重量份的原料組成：原料名稱組份直鏈支化聚丙交酯50～100份增塑劑5-20份納米增強(qiáng)材料3-8份抗氧劑0.1-0.3份潤滑劑0.5-1份直鏈支化聚丙交酯是由直鏈聚膦腈和聚丙交酯聚合而成的高支化度聚合物，優(yōu)選五支化聚丙交酯。直鏈聚膦腈是由二氯膦腈聚合而成的分子量在200-5000的直鏈膦腈，優(yōu)選五氯膦腈。直鏈聚膦腈和聚丙交酯聚合反應(yīng)的反應(yīng)式為直鏈支化聚丙交酯由以下方法制備而成：1)膦腈五醚化苯甲醛的合成在反應(yīng)釜中加入對羥基苯甲醛10～20份，溶劑100份，攪拌溶解后，氮?dú)夥諊路峙尤氪呋瘎?～30份，保持釜內(nèi)溫0℃，加完后升至室溫繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后再降至-5℃。將3～10份五氯膦腈溶于17份溶劑中，在-5℃下于1.5小時(shí)內(nèi)緩緩滴加入反應(yīng)釜中后升至室溫并攪拌反應(yīng)16小時(shí)。五氯膦腈CAS：13966-08-0，英文名稱：(Dichlorophosphinyl)phosphorimidictrichloride，分子量為269.22。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液過濾，并以50份溶劑分三次淋洗濾餅，合并濾液，旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑后用正庚烷或無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色結(jié)晶中間產(chǎn)物膦腈五醚化苯甲醛，待用。2)膦腈五醚化苯甲醇的合成將3～7份還原劑溶于20～40份的溶劑中，加入2～5份相容劑，攪拌均勻待用；將25～30份膦腈五醚化苯甲醛溶于100份溶劑中，于0℃下緩緩滴加入配制好的還原劑溶液中，并升至室溫繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)。通過氣相色譜跟蹤反應(yīng)至醛基完全轉(zhuǎn)化。反應(yīng)結(jié)束后加入2～4份終止劑并攪拌12小時(shí)。持續(xù)攪拌12小時(shí)后采用旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑至粘稠狀，向殘余物中加入100～400份萃取劑將中間產(chǎn)物B萃取出，攪拌2小時(shí)后加入10份干燥劑干燥。過濾并旋干濾液得中間產(chǎn)物膦腈五醚化苯甲醇，待用。3)直鏈支化聚丙交酯的合成將2～2.5份膦腈五醚化苯甲醇，0.005～0.007份引發(fā)劑，100份丙交酯加入5L高壓釜中，還可以加入及0～50份輔助稀釋劑，120℃下攪拌2小時(shí)后升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)得類白色固體產(chǎn)品直鏈支化聚丙交酯。所述催化劑是三乙胺、三異丙基胺、碳酸鉀和氫化鈉中的一種或幾種；和/或，所述溶劑為無水THF或無水丙酮中的一種或幾種；和/或，所述還原劑優(yōu)選硼氫化鈉；和/或，所述終止劑優(yōu)選5％濃度的氯化銨溶液；和/或，所述輔助稀釋劑為甲苯、二甲苯中的一種或兩種；和/或，所述萃取劑優(yōu)選二氯甲烷；和/或，所述干燥劑優(yōu)選無水硫酸鈉；和/或，所述引發(fā)劑優(yōu)選辛酸亞錫；和/或，所述輔助稀釋劑為甲苯、二甲苯中的一種或幾種；和/或，所述增塑劑是聚羥基脂肪酸、PEG、聚三亞甲基碳酸酯PTMC中的一種或幾種；和/或，所述納米增強(qiáng)材料是納米碳酸鈣、納米白炭黑、納米級滑石粉中的一種或幾種；和/或，所述抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑164、抗氧劑264、抗氧劑CA中的一種或幾種；所述潤滑劑是硬脂酸、硬脂酸甘油酯、石蠟、OPE蠟、硅油中的一種或幾種；一種水溶轉(zhuǎn)向劑的制備方法，包含以下步驟：1)將直鏈支化聚丙交酯、增塑劑、納米增強(qiáng)材料、抗氧劑、潤滑劑按比例在密煉機(jī)中混煉均勻，密煉機(jī)溫控控制在90～120℃左右，密煉時(shí)間8～10min。2)然后通過雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為一區(qū)90～100℃，二區(qū)～四區(qū)110～125℃，五區(qū)～十區(qū)105～120℃，十一區(qū)溫度為110℃。經(jīng)擠出機(jī)擠出后經(jīng)擠出拉條，水冷，風(fēng)干，造粒并破碎，經(jīng)過篩分后制備水溶轉(zhuǎn)向劑。本發(fā)明制備的水溶轉(zhuǎn)向劑具有如下特點(diǎn)：1.具有較高承壓強(qiáng)度，可承壓30MPa以上；2.溶解溫度和溶解時(shí)間可調(diào)節(jié)；3.溶解徹底，無不溶樹脂顆粒；4.轉(zhuǎn)向劑顆粒粒徑可通過破碎磨粉工藝控制，可滿足不同壓裂尺度要求。具體實(shí)施方式以下部分是具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但以下實(shí)施方式僅僅是對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋，不代表本發(fā)明保護(hù)范圍僅限于此，凡是以本發(fā)明的思路所做的等效替換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實(shí)施例11)膦腈五醚化苯甲醛的合成在反應(yīng)釜中加入對羥基苯甲醛610g，無水THF3L，攪拌溶解后，氮?dú)夥諊路峙尤霘浠c200g(60％)，保持釜內(nèi)溫度0℃，加完后升至室溫繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后再降至-5℃。五氯膦腈269g溶于500mL無水THF中，-5℃下于1.5小時(shí)內(nèi)緩緩滴加入反應(yīng)釜中后升至室溫并攪拌反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液過濾并以1L無水THF分三次淋洗濾餅，合并濾液，旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑后用正庚烷或無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色結(jié)晶648g，為膦腈五醚化苯甲醛，收率93％。2)膦腈五醚化苯甲醇的合成硼氫化鈉19g溶于200mLTHF和10mL乙醇混合液，得到硼氫化鈉溶液，膦腈五醚化苯甲醛139.4g溶于500mLTHF，于0℃下緩緩滴加入所得硼氫化鈉溶液中并升至室溫繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)。GC跟蹤反應(yīng)至醛基完全轉(zhuǎn)化。反應(yīng)結(jié)束后加入5％氯化銨溶液20毫升并攪拌12小時(shí)。持續(xù)攪拌12小時(shí)后采用旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑至粘稠狀，向殘余物中加入2L二氯甲烷，攪拌2小時(shí)后加入無水硫酸鈉干燥。過濾并旋干濾液得粘稠物139g，為膦腈五醚化苯甲醇，收率98.3％。3)直鏈支化聚丙交酯的合成：膦腈五醚化苯甲醇70.7g,辛酸亞錫0.2g，丙交酯3000g，加入5L高壓釜中120℃反應(yīng)2小時(shí)后升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)得類白色固體3048g，為直鏈支化聚丙交酯，收率99.3％。所得直鏈支化聚丙交酯為五支化聚丙交酯，經(jīng)GPC檢測：Mn：22890，Mw/Mn＝1.17，Mp：129℃，結(jié)晶度：20.6％。4)水溶性轉(zhuǎn)向劑的制備將五支化聚丙交酯79.2份，PEG40010份，納米碳酸鈣10份，抗氧劑10100.2份，抗氧劑2640.1份，硬脂酸鈣0.5份放入密煉機(jī)，在110℃下密煉8分鐘。然后將密煉好的母料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為一區(qū)100℃，二區(qū)～四區(qū)120℃，五區(qū)～十區(qū)110℃，十一區(qū)溫度110℃。經(jīng)擠出機(jī)擠出后經(jīng)擠出拉條，水冷，風(fēng)干，造粒，得到混合均勻的塑料粒子為水溶性轉(zhuǎn)向劑。實(shí)施例21)膦腈五醚化苯甲醛的合成在反應(yīng)釜中加入對羥基苯甲醛610g，三乙胺606g，無水THF3L，攪拌溶解后，氮?dú)夥諊路峙尤霘浠c200g(60％)，保持釜內(nèi)溫度0℃，加完后升至室溫繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后再降至-5℃。五氯膦腈269g溶于500mL無水THF中，-5℃下于1.5小時(shí)內(nèi)緩緩滴加入反應(yīng)釜中后升至室溫并攪拌反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液過濾并以1L無水THF分三次淋洗濾餅，合并濾液，旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑后用正庚烷或無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色結(jié)晶664g，為膦腈五醚化苯甲醛，收率95.2％。HNMR(400M,d6-DMSO)：7.04ppm(d,2H),7.78ppm(d,2H),9.93ppm(s,1H)。2)膦腈五醚化苯甲醇的合成硼氫化鈉38g溶于200mLTHF和50mL乙醇混合液，得到硼氫化鈉溶液，膦腈五醚化苯甲醛278g溶于1000mLTHF于0℃下緩緩滴加入所得硼氫化鈉溶液中并升至室溫繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)。GC跟蹤反應(yīng)至醛基完全轉(zhuǎn)化。反應(yīng)結(jié)束后加入5％氯化銨溶液20毫升并攪拌12小時(shí)。持續(xù)攪拌12小時(shí)后采用旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑至粘稠狀，向殘余物中加入1.2L二氯甲烷，攪拌2小時(shí)后加入無水硫酸鈉干燥。過濾并旋干濾液得粘稠物282g，為膦腈五醚化苯甲醇，收率100％。3)直鏈支化聚丙交酯的合成：膦腈五醚化苯甲醇48g,辛酸亞錫0.1g，丙交酯2000g，甲苯1000mL加入5L高壓釜中120℃反應(yīng)2小時(shí)后升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)后蒸除溶劑得類白色固體2048g，為直鏈支化聚丙交酯，收率100％。所得直鏈支化聚丙交酯為五支化聚丙交酯，經(jīng)GPC檢測：Mn：24860，Mw/Mn＝1.21，Mp：138℃，結(jié)晶度：21.3％。4)水溶性轉(zhuǎn)向劑的制備將五支化聚丙交酯76份，聚羥基脂肪酸酯15份，納米白炭黑8份，抗氧劑10100.2份，抗氧劑1640.1份，OPE蠟0.7份放入密煉機(jī)，在120℃下密煉8分鐘。然后將密煉好的母料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為一區(qū)90℃，二區(qū)～四區(qū)115℃，五區(qū)～十區(qū)115℃，十一區(qū)溫度110℃。經(jīng)擠出機(jī)擠出后經(jīng)擠出拉條，水冷，風(fēng)干，造粒，得到混合均勻的塑料粒子。實(shí)施例31)膦腈五醚化苯甲醛的合成在反應(yīng)釜中加入對羥基苯甲醛305g，碳酸鉀379.5g，無水丙酮3L，攪拌溶解后，氮?dú)夥諊路峙尤霘浠c200g(60％)，保持釜內(nèi)溫度0℃，加完后升至室溫繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后再降至-5℃。五氯膦腈134.5g溶于500mL無水丙酮中，-5℃下于1.5小時(shí)內(nèi)緩緩滴加入反應(yīng)釜中后升至室溫并攪拌反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液過濾并以0.5L無水丙酮分三次淋洗濾餅，合并濾液，旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑后正庚烷/無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色結(jié)晶342g，為膦腈五醚化苯甲醛，收率98.1％。2)膦腈五醚化苯甲醇的合成硼氫化鈉38g溶于200mLTHF和50mL甲醇混合液，膦腈五醚化苯甲醛278g溶于1000mLTHF于0℃下緩緩滴加入所得硼氫化鈉溶液中并升至室溫繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)。GC跟蹤反應(yīng)至醛基完全轉(zhuǎn)化。反應(yīng)結(jié)束后加入5％氯化銨溶液20毫升并攪拌12小時(shí)。持續(xù)攪拌12小時(shí)后采用旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑至粘稠狀，向殘余物中加入1L二氯甲烷，攪拌2小時(shí)后加入無水硫酸鈉干燥。過濾并旋干濾液得粘稠物282g，為膦腈五醚化苯甲醇，收率100％.3)直鏈支化聚丙交酯的合成膦腈五醚化苯甲醇48g,辛酸亞錫0.1g，丙交酯2000g，二甲苯500mL加入5L高壓釜中120℃2小時(shí)后升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)后蒸除溶劑得類白色固體2048g，為直鏈支化聚丙交酯，收率100％。所得直鏈支化聚丙交酯為五支化聚丙交酯，經(jīng)GPC檢測：Mn：21495，Mw/Mn＝1.32，Mp：126℃，結(jié)晶度：19.8％。4)水溶性轉(zhuǎn)向劑的制備將五支化聚丙交酯64份，PEG40020份，納米滑石粉15份，抗氧劑CA0.3份，石蠟0.7份放入密煉機(jī)，在100℃下密煉8分鐘。然后將密煉好的母料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為一區(qū)100℃，二區(qū)～四區(qū)110℃，五區(qū)～十區(qū)120℃，十一區(qū)溫度110℃。經(jīng)擠出機(jī)擠出后經(jīng)擠出拉條，水冷，風(fēng)干，造粒，得到混合均勻的塑料粒子，為水溶性轉(zhuǎn)向劑。實(shí)施例41)膦腈五醚化苯甲醛的合成在反應(yīng)釜中加入對羥基苯甲醛610g，三異丙基胺786.5g，無水THF3L，攪拌溶解后，氮?dú)夥諊路峙尤霘浠c200g(60％)，保持釜內(nèi)溫度0℃，加完后升至室溫繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后再降至-5℃。五氯膦腈250g溶于500mL無水THF中，-5℃下于1.5小時(shí)內(nèi)緩緩滴加入反應(yīng)釜中后升至室溫并攪拌反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液過濾并以1L無水THF分三次淋洗濾餅，合并濾液，旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑后用正庚烷或無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色結(jié)晶639g，為直鏈膦腈醚化苯甲醛。2)膦腈五醚化苯甲醇的合成硼氫化鈉30g溶于200mLTHF和10mL乙醇混合液，聚膦腈醚化苯甲醛130g溶于500mLTHF于0℃下緩緩滴加入所得硼氫化鈉溶液中并升至室溫繼續(xù)反應(yīng)1小時(shí)。GC跟蹤反應(yīng)至醛基完全轉(zhuǎn)化。反應(yīng)結(jié)束后加入5％氯化銨溶液20毫升并攪拌12小時(shí)。持續(xù)攪拌12小時(shí)后采用旋轉(zhuǎn)揮發(fā)除去溶劑至粘稠狀，向殘余物中加入2L二氯甲烷，攪拌2小時(shí)后加入無水硫酸鈉干燥。過濾并旋干濾液得粘稠物130g，為膦腈五醚化苯甲醇，收率99.1％.3)直鏈支化聚丙交酯的合成聚膦腈醚化苯甲醇70g,辛酸亞錫0.2g，丙交酯3000g加入5L高壓釜中120℃2小時(shí)后升溫至180℃繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)得類白色固體3020g，為直鏈支化聚丙交酯，收率98.3％。所述直鏈支化聚丙交酯為五支化聚丙交酯，經(jīng)GPC檢測：Mn：19730，Mw/Mn＝1.52，Mp：142℃，結(jié)晶度：26.3％。4)水溶性轉(zhuǎn)向劑的制備將五支化聚丙交酯89份，聚三亞甲基碳酸酯PTMC5份，納米剛玉5份，抗氧劑CA0.3份，硅油0.7份放入密煉機(jī)，在110℃下密煉8分鐘。然后將密煉好的母料加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度為一區(qū)100℃，二區(qū)～四區(qū)110℃，五區(qū)～十區(qū)115℃，十一區(qū)溫度110℃。經(jīng)擠出機(jī)擠出后經(jīng)擠出拉條，水冷，風(fēng)干，造粒，得到混合均勻的塑料粒子，為水溶性轉(zhuǎn)向劑。為了檢驗(yàn)本發(fā)明一種水溶轉(zhuǎn)向劑的實(shí)際性能，還需要對顆粒狀的水溶轉(zhuǎn)向劑放入直徑為8cm圓筒形鋼模內(nèi)，鋼模上下有注水口和出水口，進(jìn)行可溶性測試和承壓能力測試：首先將巖心放入鋼模內(nèi)，注入水，密封工裝，升溫至測試溫度，逐漸加壓至出水口流出水，記錄出水流量；然后再將實(shí)施例所得水溶轉(zhuǎn)向劑放入鋼模內(nèi)巖心上，鋪裝厚度2cm，壓實(shí)，注入水，密封工裝，升溫至測試溫度，逐漸加壓至出水口流出水，記錄突破壓力，以及突破后出水口出水流量；通過公式(1)計(jì)算暫堵率。(巖心出水流量-突破后出水流量)/巖心出水流量×100％＝暫堵率(1)在保持壓力和溶解溫度不變的情況下，當(dāng)暫堵率降低至0時(shí)，表明轉(zhuǎn)向劑完全溶解，記錄完全溶解時(shí)間。表1水溶轉(zhuǎn)向劑壓力、溶解統(tǒng)計(jì)表上面以舉例方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本發(fā)明所做的任何改動或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3