CN101412906A - 一种酸化压裂稠化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的酸化压裂稠化剂及其制备方法，属高分子合成领域。该稠化剂采用水溶液聚合法，用氧化还原引发剂，在密闭体系中加入适量的扩链剂，由甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰胺(AM)和2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸(AMPS)反应共聚而制得的。该稠化剂耐酸、耐高温，具有优良的增稠效果，应用于石油开采中的酸化压裂施工和强化采油作业等领域。

Description

一种酸化压裂稠化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油田用助剂，具体涉及一种新型三元共聚酸化压裂稠化剂及其制备方法。
背景技术
深度酸压是碳酸盐岩储层增产改造的关键技术之一，在此过程中，酸液体系起着至关重要的作用。稠化酸压是碳酸盐岩油气层增产的主要工艺措施。稠化酸压对具有裂缝的中、高渗甚至低渗都有好的效果，酸压操作成功与否的关键主要取决于裂缝的导流能力和酸蚀裂缝长度，而酸蚀裂缝长度受酸液滤失特性、酸岩反应速率的控制。向酸液中加入性能良好的稠化剂，能提高酸液粘度，降低氢离子向岩石壁面的传质速度，因而降低酸液滤失和酸岩反应速率，增加酸液有效作用距离，提高酸压效果。中国专利200510044932.7以及专利200510033598.5介绍了二元共聚物作酸液稠化剂，其缺点是耐高温性及抗剪切性能不够，无法满足高温、深井、超深井施工要求。为此，研制一种耐高温、抗剪切性好，能满足高温、深井施工的酸液稠化剂为目前市场所急需。
发明内容
本发明目的在于提供一种耐高温、抗剪切性好，能满足高温、深井施工的新型酸化压裂稠化剂，另一目的在于提供其制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：由甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸三元共聚合成该酸化压裂稠化剂，其有如下结构单元：
Figure A200810231236D00051
n为3000～7000。
其制备方法：采用水溶液聚合法，在密闭体系中，由一定比例的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体和N，N/-亚甲基双丙烯酰胺在引发剂的作用下共聚而制得。反应方程：
Figure A200810231236D00052
具体通过如下步骤合成：
(1)将一定比例的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入反应器中，加水使单体的质量百分比浓度达20～30％，加入占单体总质量0.3～0.7‰的乙二胺四乙酸二钠，再加入一定量的扩链剂，用氨水将体系的pH值调节到7～10；控温15～25℃，通氮10～50分钟；
(2)加入适量引发剂，搅拌均匀后，继续通氮5～10分钟；
(3)将反应混合液转移至密闭容器中，密封后置于恒温水浴中，反应20小时，得到凝胶状产物；将产物取出剪切、造粒，在50～60℃下烘干、粉碎。
本发明的技术关键是引入合适的单体，选择恰当的单体配比，在反应过程中加入适量扩链剂。本发明得到的三元共聚酸化压裂稠化剂，在20％的盐酸中仍有较高粘度，耐高温性和抗剪切性能明显改善；与常规制备工艺相比，本发明聚合过程容易控制，反应工艺设备简单，投入成本较低，易工业化推广，具有较好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1：4：2的质量比加入到反应器中，加水使单体的质量百分比浓度约为25％，待搅拌溶解后加入占单体总质量0.5‰的乙二胺四乙酸二钠，占单体总质量0.37‰的亚硫酸氢钠，再加入2.1mL的N，N/-亚甲基双丙烯酰胺溶液(称取0.2gN，N/-亚甲基双丙烯酰胺，配成100mL溶液)，用氨水将体系的pH值调节到8.5，控温18℃，向反应混合物中通氮30分钟，加入占单体总质量0.6‰的过硫酸铵，继续通氮5分钟，将反应混合液转移至塑料袋中，密封后将塑料袋置于40℃恒温水浴中，反应20小时，得到凝胶状产物。将产物取出剪切、造粒，在50～60℃下烘干、粉碎，得到粉末状产品。
实施例2
将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸以1：4.5：1.8的质量比加入到反应器中，加水使单体的质量百分比浓度约为25％，待搅拌溶解后加入占单体总质量0.37‰的乙二胺四乙酸二钠，占单体总质量0.33‰的亚硫酸氢钠，再加入1.5mL的聚甘油丙烯酸酯溶液(称取0.3g聚甘油丙烯酸酯，配成100mL溶液)，用氨水将体系的pH值调节到8.5，控温20℃，向反应混合物中通氮30分钟，加入占单体总质量0.63‰的过硫酸铵，继续通氮5分钟，将反应混合液转移至塑料袋中，密封后将塑料袋置于40℃恒温水浴中，反应20小时，得到凝胶状产物。将产物取出剪切、造粒，在50～60℃下烘干、粉碎，得到粉末状产品。
根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6214-1996《酸液稠化剂的评价方法》，对市场售AM/AMPS与本发明稠化剂试验对比：分别配制稠化剂浓度为0.8％和盐酸浓度为20％的稠化酸，在170s-1剪切速率下恒温120分钟后，两者稠化酸液的表观粘度，结果如下表：
酸化压裂稠化剂在不同温度下的粘度
Figure A200810231236D00081
可以看出本发明产物具有较好的耐温性能。

Claims (6)

1、一种酸化压裂稠化剂，其特征在于，其为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸三元共聚物，有如下结构单元：
Figure A200810231236C00021
n为3000～7000。
2、一种如权利要求1所述的酸化压裂稠化剂的制备方法，其特征在于，由甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体，引入扩链剂，在引发剂的作用下共聚制得，具体通过如下步骤实现：
(1)将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到反应器中，加水使单体的质量百分比浓度为20～30％，加入占单体总质量0.3～0.7‰的乙二胺四乙酸二钠，再加入扩链剂，用氨水将体系的pH值调节到7～10；控温15～25℃，通氮10～50分钟；
(2)加入引发剂，搅拌均匀后，继续通氮5～10分钟；
(3)将反应混合液转移至密闭容器中，密封后置于恒温水浴中，反应20小时，得到凝胶状产物；将产物取出剪切、造粒，在50～60℃下烘干、粉碎。
3、如权利要求2所述的酸化压裂稠化剂的合成方法，特征在于，单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺的质量比为1：5～7：6；丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量比为3：9～8：1。
4、如权利要求3所述的酸化压裂稠化剂的合成方法，特征在于，丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量比优选6：7～9：2。
5、如权利要求2所述的酸化压裂稠化剂的合成方法，其特征在于，所述的扩链剂是N，N/-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯或聚甘油丙烯酸酯。
6、如权利要求2所述的酸化压裂稠化剂的合成方法，其特征在于，所述的引发剂是水溶性的过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠或溶于有机溶剂的偶氮二异丁腈或2，2-偶氮二(2-脒基丙基)二盐酸盐。
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