[发明专利]一种阳离子聚合物表面接枝维纶纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阳离子聚合物表面接枝维纶纤维，制备方法为：取环氧氯丙烷‑二甲胺阳离子聚合物，配置成1%的水溶液，调节pH值至12；加入维纶纤维，升温至70℃，保温反应40～80分钟小时，取出，用水充分冲洗，烘干，即得阳离子聚合物表面接枝维纶纤维。本发明通过阳离子聚合物对基础纤维材料表面进行接枝，通过纤维表面的化学改性，大大改善了纤维的润湿性能和分散性能。本发明的改性维纶纤维，分散于压裂液体系中时，可实现均匀分散，形成瓜胶‑纤维空间网络结构，大大提高了纤维压裂液体系的携砂性能，有助于提高压裂支撑裂缝的导流能力；同时纤维‑支撑剂在压裂裂缝中形成稳固的砂拱，可以有效抑制支撑剂的回流，显著提升压裂改造效果。

技术领域

本发明涉及一种阳离子聚合物表面接枝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

水力压裂技术是低渗透油藏主要的增产技术措施，携砂性能是影响压裂工艺实施的重要因素之一。水力压裂施工过程中，支撑陶粒在压裂液体系中的沉降或携砂液在压裂裂缝中运移时的陶粒脱砂是不可避免的，这往往会降低支撑裂缝的导流能力，从而对储层压裂改造效果产生较大影响。特别是对于高导流通道压裂工艺而言，加入纤维后的压裂携砂液，其体系中纤维分散性能和携砂性能是影响该工艺实施的最为关键因素，是决定压裂裂缝的高导流通道形成与否的核心。该压裂工艺的压裂液体系中添加纤维后，当纤维均匀分散在压裂液体系中时，纤维与瓜胶等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，能有效降低陶粒的沉降速度，从而有效提高支撑裂缝的导流能力和压裂改造效果。

在油气井压裂施工后，压裂液返排过程及后续油井正常生产过程中，常常会在近井地带出现支撑剂回流(吐砂)现象，甚至有些井回流出的支撑剂达到支撑剂总量20％以上。支撑剂回流会导致支撑缝长、缝宽和导流能力下降，影响压裂改造效果。回流出的支撑剂如果被返排液或产液带到地面，可能侵蚀油嘴、阀门等设备；如果回流支撑剂沉降在近井筒，则可能导致砂埋射孔孔眼甚至近井筒。这些都严重影响压后油气井的产量，增加不必要的作业工序和费用。纤维压裂技术通过纤维与支撑剂间形成空间网络结构，将支撑剂稳定在原始位置，而流体可以自由通过。压裂液开始返排后，由于流体冲刷作用，促使形成一系列稳定的拱形砂拱结构，有利于控制支撑剂返吐，同时可以提高返排速度，缩短返排时间，提高最终压裂液返排效率和压裂改造效果。

目前，现有技术中的水力压裂用纤维材料在压裂液体系中容易出现成团、成缕、成束等分散状态，往往难以均匀分散，其携砂性能也有待提高，难以满足低渗透油气藏压裂携砂的需求，有必要对压裂用纤维材料表面进行改性处理。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种阳离子聚合物表面接枝维纶纤维，及其制备方法，以及在制备压裂液、提高压裂液体系的携砂性能、抑制支撑剂回流中的应用。本发明通过阳离子聚合物对基础纤维材料表面进行接枝，得到了能显著提高分散性能和携砂性能的改性维纶纤维。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种阳离子聚合物表面接枝维纶纤维的制备方法：取环氧氯丙烷-二甲胺阳离子聚合物，加水配置成质量浓度为0.8％～1.2％的阳离子聚合物水溶液，加入氢氧化钠溶液调节pH值至12±0.5；加入维纶纤维，升温至70℃±3℃，搅拌使其浸润，保温反应40～80分钟(反应时密封，以防止水分蒸发)，取出，用水充分冲洗以去除残留在纤维上的阳离子聚合物，烘干，即得阳离子聚合物表面接枝维纶纤维；所述阳离子聚合物水溶液与维纶纤维的用量比为：每升阳离子聚合物水溶液加入2～5克维纶纤维。