【发明授权】一种压裂用接枝改性维纶纤维及其制备方法_中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院_201710323517.8 

申请/专利权人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院

申请日:2017-05-09

发明/设计人:任占春;郑彬涛;黄波;陈勇;杨峰;肖春金;陈培胜;李晓倩;赵丹星;丁然

公开(公告)日:2021-02-23

代理机构:济南日新专利代理事务所(普通合伙)

公开(公告)号:CN108867045B

代理人:刘亚宁

主分类号:D06M13/332(20060101)

地址:257000 山东省东营市东营区济南路125号

分类号:D06M13/332(20060101);C09K8/68(20060101);D06M101/24(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.02.23#授权;2018.12.18#实质审查的生效;2018.11.23#公开

摘要:本发明公开了一种压裂用接枝改性维纶纤维,其制备方法为:(1)取维纶纤维,浸泡于氢氧化钠水溶液中,再加入到乙醇溶液中,浸泡,取出晾干;(2)取前体化合物,溶解于水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80℃~85℃,保温反应2.5~3.5h,取出,水洗,干燥,即得。本发明的压裂用接枝改性维纶纤维,分散于压裂液体系中时,能够与瓜胶分子产生较强的分子间结合,形成瓜胶‑纤维网络体系,增加了压裂液体系的粘度,提高了其携砂性能,有效改善了近井地层的导流能力。能在油层温度下短时间内降解,没有残渣生成,满足了环保要求。解决了压裂液携砂过程中脱砂和污染油层问题,达到了清洁压裂和油井增产的目的。

主权项:1.一种压裂用接枝改性维纶纤维的制备方法,其特征在于:步骤如下:1维纶纤维的预处理:取10.0g维纶纤维,浸泡于50.0g质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中,24.0h后取出,沥干,将其加入到80%的乙醇溶液中,浸泡5.0min,取出晾干,备用;2纤维的接枝改性:取10.0g前体化合物,溶解于40.0ml蒸馏水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80℃~85℃,保温反应3.0h,取出,水洗3次,干燥,即得接枝改性维纶纤维;所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将0.105mol乙二胺四乙酸四钠溶解于100.0ml蒸馏水中,升温至60℃~65℃,搅拌下缓慢滴加0.100mol环氧氯丙烷,在0.5h~1.0h内滴完,于60℃~65℃下搅拌反应3.0h,即得。

全文数据:一种压裂用接枝改性维纶纤维及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种压裂用接枝改性维纶纤维及其制备方法,属于油气田开发压裂施工材料领域。背景技术[0002]水力压裂是低渗透油气藏增产的主要技术措施,而影响压裂工艺成功的关键因素之一是压裂液的携砂性能。对于常规的压裂液体系,由于携砂性能有限,在压裂液携砂过程中支撑陶粒的沉降及脱砂往往影响支撑裂缝导流能力,进而影响压裂改造效果。在压裂液体系中加入纤维后,纤维会均匀地分散于压裂液体系中,纤维与瓜胶等聚合物分子存在稳定分子间结合,形成了瓜胶-纤维网络体系,增加了压裂液的粘度和携砂性能,支撑陶粒的沉降全过程不再符合斯托克斯定律,能有效降低陶粒的沉降速度,大大提高了压裂液携砂效率。[0003]目前压裂用纤维材料参差不齐,在纤维分散性、稳定性、携砂性能方面仍然存在不足,难以满足油气藏压裂携砂的需求,且在短时间内难以降解,容易对储层造成一定程度污染,无法满足油田压裂开发对清洁、环保生产的要求。因此,研发出一种适合压裂携砂用改性纤维材料对提高低渗透油气藏开发效果具有十分重要的意义。发明内容[0004]针对上述现有技术,本发明提供了一种压裂用接枝改性维纶纤维,及其制备方法。使用本发明的压裂用纤维,可以减少或者消除压裂液携砂过程中的陶粒沉降和脱砂现象,且在短时间内可以降解,能有效提高油气藏压裂改造效果。[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:[0006]—种压裂用接枝改性维纶纤维的制备方法,包括以下步骤:[0007]1维纶纤维的预处理:取维纶纤维,浸泡于质量分数为8%〜12%的氢氧化钠水溶液中,20〜28h后取出,沥干,再将其加入到75%〜85%的乙醇溶液质量百分数)中,浸泡4〜6min,取出瞭干,备用;[0008]2纤维的接枝改性:取前体化合物,溶解于水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80°C〜85°C,保温反应2.5〜3.5h,取出,水洗1〜4次,干燥,即得接枝改性维纶纤维;所述前体化合物与维纶纤维的质量比为〇.8〜1.2:0.8〜1.2;[0009]所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将乙二胺四乙酸四钠溶解于水中,升温至60°C〜65°C,搅拌下缓慢滴加环氧氯丙烷,在0.5h〜I.Oh内滴完,于60°C〜65°C下搅拌反应2.5〜3.5h,即得;所述乙二胺四乙酸四钠与环氧氯丙烷的摩尔比为1〜1.1:1。[0010]利用上述方法制备得到的压裂用接枝改性维纶纤维。[0011]本发明的制备方法,以乙二胺四乙酸四钠和环氧氯丙烷制备前体化合物乙二胺四乙酸-环氧氯丙烷,在氢氧化钠水溶液和乙醇预处理维纶纤维的基础上,以水为分散介质对维纶纤维进行接枝改性,得到了压裂用接枝改性维纶纤维。[0012]本发明的压裂用接枝改性维纶纤维,分散于压裂液体系中时,能够与瓜胶分子产生较强的分子间结合,形成瓜胶-纤维网络体系,增加了压裂液体系的粘度,提高了其携砂性能,有效改善了近井地层的导流能力。本发明的压裂用接枝改性维纶纤维,能在油层温度下短时间内降解,没有残渣生成,满足了环保要求。本发明解决了压裂液携砂过程中脱砂和污染油层问题,达到了清洁压裂和油井增产的目的。具体实施方式[0013]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。[0014]下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等,可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法、检测方法等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规实验方法、检测方法等。[0015]实施例1制备压裂用接枝改性维纶纤维[0016]步骤如下:[0017]1维纶纤维的预处理:取10.Og维纶纤维,浸泡于50.Og质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中,24.Oh后取出,沥干,将其加入到80%的乙醇溶液(质量百分数)中,浸泡5.Omin,取出瞭干,备用;[0018]2纤维的接枝改性:取10.Og前体化合物,溶解于40.Oml蒸馏水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80°C〜85°C,保温反应3.Oh,取出,水洗3次,干燥,即得接枝改性维纶纤维。[0019]所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将0.105mol乙二胺四乙酸四钠溶解于100.01111蒸馏水中,升温至60°:〜65°:,搅拌下缓慢滴加0.100111〇1环氧氯丙烷,在0.511〜I.Oh内滴完,于60°C〜65°C下搅拌反应3.Oh,即得。[0020]实施例2[0021]配制质量百分数为0.5%的瓜胶水溶液,取100.Og若干份,分别加入不同量的维纶纤维或本发明的改性维纶纤维实施例1制备),搅拌均匀后,再加入0.05g有机硼交联剂,交联后升温至90°C,保温12.0h,得不同凝胶样品;用DV-ΙΠ布氏粘度计测90°C下各凝胶样品的粘度,结果见表1,由表1可见,本发明的改性维纶纤维,应用于压裂液体系时,可显著增加压裂液体系的粘度,明显优于维纶纤维。[0022]表I90°C下不同凝胶体系粘度剪切速率:7.34s—1[0023][0024]注:维纶纤维平均长度6mm;维纶纤维平均直径15μπι;维纶纤维密度1.28gml。改性维纶纤维平均长度6mm;改性维纶纤维平均直径15μπι;改性维纶纤维密度1.28gml。[0025]实施例3[0026]配制质量百分数为0.5%的瓜胶水溶液,取100.Og若干份,分别加入不同量的维纶纤维或本发明的改性维纶纤维实施例1制备),搅匀后,加入50.Og陶粒砂粒径:0.425mm〜〇.85mm再搅匀,再加入〇.05g有机硼交联剂,升温至9TC,得不同压裂携砂液样品。测定陶粒砂在不同压裂携砂液样品中的沉降速度。结果见表2,由表2可见,本发明的改性维纶纤维,应用于压裂液体系时,可明显降低陶粒砂的沉降速度,提高其携砂性能,明显优于维纶纤维。[0027]表290°C陶粒砂在不同携砂体系中的沉降速度[0028][0029]实施例4[0030]配制质量百分数为0.5%的瓜胶水溶液,取100.Og若干份,分别加入0.5g维纶纤维或本发明的改性维纶纤维实施例1制备),搅匀,加入〇.〇5g有机硼交联剂,升温至90°C,再加入0.05g过硫酸铵微胶囊破胶剂,测定在不同温度下的破胶时间(破胶后体系粘度小于IOmPa.s和纤维完全降解时间,结果见表3。由表3可见,与维纶纤维相比,加入本发明的改性维纶纤维压裂液的破胶时间不受影响,压裂液体系依然具备快速破胶的性能;改性后维纶纤维其降解性能不受影响,仍能在60°C〜120°C下短时间内降解24〜120h,无残渣,满足环保要求。[0031]表3破胶时间和纤维降解时间[0032][0033]实施例5制备压裂用接枝改性维纶纤维[0034]步骤如下:[0035]1维纶纤维的预处理:取10.Og维纶纤维,浸泡于50.Og质量分数为8%的氢氧化钠水溶液中,28.Oh后取出,沥干,将其加入到75%的乙醇溶液(质量百分数)中,浸泡6.Omin,取出瞭干,备用;[0036]2纤维的接枝改性:取10.Og前体化合物,溶解于40.Oml蒸馏水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80°C〜85°C,保温反应3.5h,取出,水洗2次,干燥,即得接枝改性维纶纤维。[0037]所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将0.IOOmol乙二胺四乙酸四钠溶解于100.01111蒸馏水中,升温至60°:〜65°:,搅拌下缓慢滴加0.100111〇1环氧氯丙烷,在0.511〜I.Oh内滴完,于60°C〜65°C下搅拌反应3.Oh,即得。[0038]实施例6制备压裂用接枝改性维纶纤维[0039]步骤如下:[0040]1维纶纤维的预处理:取10.Og维纶纤维,浸泡于50.Og质量分数为12%的氢氧化钠水溶液中,20.Oh后取出,沥干,将其加入到85%的乙醇溶液(质量百分数)中,浸泡4.Omin,取出瞭干,备用;[0041]⑵纤维的接枝改性:取10.Og前体化合物,溶解于40.Oml蒸馏水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80°C〜85°C,保温反应2.5h,取出,水洗4次,干燥,即得接枝改性维纶纤维。[0042]所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将0.IlOmol乙二胺四乙酸四钠溶解于100.01111蒸馏水中,升温至60°:〜65°:,搅拌下缓慢滴加0.100111〇1环氧氯丙烷,在0.511〜I.Oh内滴完,于60°C〜65°C下搅拌反应3.Oh,即得。[0043]上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

权利要求:1.一种压裂用接枝改性维纶纤维的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1维纶纤维的预处理:取维纶纤维,浸泡于质量分数为8%〜12%的氢氧化钠水溶液中,20〜28h后取出,沥干,再将其加入到75%〜85%的乙醇溶液中,浸泡4〜6min,取出晾干,备用;2纤维的接枝改性:取前体化合物,溶解于水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80°C〜85°C,保温反应2.5〜3.5h,取出,水洗1〜4次,干燥,即得接枝改性维纶纤维;所述前体化合物与维纶纤维的质量比为0.8〜1.2:0.8〜1.2;所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将乙二胺四乙酸四钠溶解于水中,升温至60°C〜65°C,搅拌下滴加环氧氯丙烷,在〇.5h〜I.Oh内滴完,于60°C〜65°C下搅拌反应2.5〜3.5h,即得;所述乙二胺四乙酸四钠与环氧氯丙烷的摩尔比为1〜1.1:1。2.根据权利要求1所述的压裂用接枝改性维纶纤维的制备方法,其特征在于:步骤如下:(1维纶纤维的预处理:取10.Og维纶纤维,浸泡于50.Og质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中,24.Oh后取出,沥干,将其加入到80%的乙醇溶液中,浸泡5.Omin,取出晾干,备用;2纤维的接枝改性:取10.Og前体化合物,溶解于40.Oml蒸馏水中,再加入上述预处理的维纶纤维,使其全部浸于液面下,升温至80°C〜85°C,保温反应3.Oh,取出,水洗3次,干燥,即得接枝改性维纶纤维。所述前体化合物,是通过以下方法制备得到的:将〇.l〇5mol乙二胺四乙酸四钠溶解于100.Oml蒸馏水中,升温至60°C〜65°C,搅拌下缓慢滴加0.IOOmol环氧氯丙烷,在0.5h〜1·Oh内滴完,于60°C〜65°C下搅拌反应3·Oh,即得。3.利用权利要求1或2所述的压裂用接枝改性维纶纤维的制备方法制备得到的压裂用接枝改性维纶纤维。4.权利要求3所述的压裂用接枝改性维纶纤维在制备压裂液中的应用。5.权利要求3所述的压裂用接枝改性维纶纤维在增加压裂液体系的粘度或和提高压裂液体系的携砂性能中的应用。

百度查询: 中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院 一种压裂用接枝改性维纶纤维及其制备方法