Page 201 - 《精细化工》2022年第5期
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第 5 期 全红平，等: 非交联酸化自转向剂 ADDA 的合成及转向性能评价 ·1055·
Key words: acidification; self-diverting acid; non-crosslinking; acid rock reaction; hydrophobically
associating polymer; oil field chemicals
在碳酸盐岩储层中，酸化是提高油气井产量的 二盐酸盐（V50）、ACMO，AR，上海阿拉丁生化科
重要方法 [1-3] 。酸液在注入地层时，会遵循阻力最小 技股份有限公司；HCl（质量分数 37%）、碳酸钙（粉
原则，先进入渗透率较高的地层，而绕过了渗透率 末）、溴化钾，AR，成都市科龙化工试剂厂。
较低的地层，这会导致酸液在地层分布不均、酸化 WQF-520 傅里叶变换红外光谱仪，北京瑞利分
效果不理想等问题，酸化转向技术是解决这一问题 析仪器公司；Bruker Ascend 400 MHz 核磁共振波谱
的重要方法。现存的酸化转向技术可分为机械转向 仪，德国 Bruker Engineering 有限公司；Quanta 450
和化学转向 [4-8] ，机械转向技术因成本高、操作复杂 环境扫描电子显微镜、HAAKE MARS60 高温高压
等缺点，应用受到限制 [9-13] 。化学转向可分为颗粒 流变仪，美国 Thermo Fisher Scientific 公司；ZNN-D6
转向、交联聚合物转向、泡沫转向和黏弹性表面活 六速旋转黏度计，青岛同春石油仪器有限公司。
性剂转向 [14-15] 。该类转向技术虽具有较好的转向效 1.2 合成
果，但仍存在一定问题：颗粒转向技术中，油溶性 称取 10.9 g 去离子水于三颈瓶中，向三颈瓶中
颗粒转向剂的成本过高，交联聚合物转向技术形成 依次加入 3.2 g AM（0.045 mol）、0.85 g DMAPMA
的交联体系不易破胶，且金属交联剂在含硫井中易 （0.005 mol）、0.34 g DMAAC-18（0.0009 mol）与
形成硫化物沉淀，易对地层造成二次伤害；泡沫转 0.71 g ACMO（0.005 mol），当 4 种单体完全溶解后，
向技术受温度和地层渗透率等影响较大，应用具有 将 pH 调至 7，然后将三颈瓶放置在 55 ℃的水浴锅
局限性；黏弹性表面活性剂转向技术存在加量大、 中，待三颈瓶内温度升至 55 ℃时，将溶于 1 g 水的
成本高、抗温性能不理想等问题。因此，亟需开发 0.0255 g V50 加入三颈瓶中，并开始计时，6 h 后得
其他酸化转向技术。 到透明凝胶状固体，将上述固体剪碎，用无水乙醇
研究人员提出了一种非交联聚合物型自转向 洗涤 5 次，置于干燥箱中，在 50 ℃下干燥 24 h 后
酸 [16-20] ，该技术避免了交联剂对地层的伤害，并且 得到的样品用粉碎机粉碎，得到的粉末即为酸化自
该自转向酸随着酸岩反应的进行自动增稠，具有较 转向剂 ADDA，ADDA 的反应路线如下所示。
好的转向效果，但该自转向酸的鲜酸黏度普遍较高，
在 30 ℃下，聚合物含量为 1.2%（以 HCl 溶液总质量
为基准，下同）时，其表观黏度高达 100 mPa·s [16] ，
不利于泵入地层，所以亟需开发一种初始黏度低的
聚合物非交联型自转向剂。通过分子结构设计，引
入具有刚性大基团的 4-丙烯酰吗啉（ACMO），从而
降低转向剂的相对分子质量，降低其初始黏度，同
时 ACMO 的引入还能增加转向剂的抗温性能。
本文利用丙烯酰胺（AM）、十八烷基二甲基烯
丙基氯化铵（DMAAC-18）、3-（N,N-二甲氨基丙基）
甲基丙烯酰胺（DMAPMA）和 ACMO 合成了一种
聚合物非交联型自转向剂 ADDA。通过单因素实验
得到了 ADDA 的最佳合成条件，研究了 ADDA 在
常温和高温下的转向性能，并研究酸化外加剂的加
1.3 自转向酸溶液转向性能评价方法
入对 ADDA 自转向剂的性能影响，为 ADDA 自转
将自转向剂 ADDA 溶于质量分数为 20% HCl
向剂的实际应用提供理论支持。
溶液中，得到一定含量的 ADDA 转向酸溶液。向
1 实验部分 ADDA 转向酸溶液中加入不同质量的碳酸钙粉末，
于设定温度下完全反应后，得到不同酸岩反应程度
1.1 试剂与仪器 的转向酸溶液，将不同酸岩反应程度的转向酸溶液
AM，AR，艾普瑞斯科技公司；DMAAC-18（质 倒入六速旋转黏度计的样液杯中，在 100 r/min 下，
量分数 70%），江苏飞翔化工集团；DMAPMA，AR， 测定转向酸液的表观黏度，读数的 3 倍即可视为转
–1
上海麦克林生化科技有限公司；2,2-偶氮二异丁基脒 向酸液在 170 s 下的表观黏度。
