CN102924654B - 一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物 - Google Patents
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Abstract
一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物，其特征在于共聚物按质量百分比配比为：丙烯酸5~~20%；丙烯酰胺10~~30%；2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐2~~15%；3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸1~~10%；十二硫醇0.1~~2%；去离子水余量；本发明所提供的高强耐温粘弹性压裂液共聚物，无水不溶性残渣，具有较好的携沙效果和抗温抗剪切性，质量分数在0.45%的共聚物，在170S-1，120℃下，连续剪切1小时，粘度保持在70%以上；本发明所采用的原料都为工业品，反应前不需要提纯处理。本发明未使用有机溶剂，不污染环境，产物的产率高，反应工艺简单，易于操作，并且价格便宜。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
背景技术
压裂技术是常规的增产技术，其目的是将储层压出裂缝，从而增产。压裂时所用的压裂液必须具有高的粘度，高的抗剪切性，高强携沙性和破胶无残渣的环保性等特点。高的粘度以便其造缝，只有高的粘度才能使裂缝达到所需的宽度和深度。共聚物作为压裂液的主剂，用以提高压裂液的粘度，降低压裂液滤失，悬浮和携带支撑剂。
压裂液可使油井增产，水井增注。通常使用的压裂液可分为油基压裂液和水基压裂液两种。在实际中广泛使用的是水基压裂液，因其不但安全、便宜，而且粘度高、摩阻低、易返排。目前水基压裂液成胶剂使用较多的是天然植物胶及其衍生物、纤维素衍生物、生物聚多糖等。植物胶及其衍生物由于具有增稠能力强、易交联形成冻胶且性能稳定等优点而成为国内外压裂作业中使用最多的增稠剂品种，约占各种增稠剂使用量的90%。其中瓜胶在国外使用最普遍，瓜胶最早由美国在20世纪60年代开发应用。在国内，除瓜胶外，还有田菁胶和香豆胶。但天然植物胶水不溶物含量高，并且易被生物分解而不能长期保存。而且天然植物胶成胶剂破胶后残渣含量高达20-30wt%，对地层渗透率、填沙裂缝的导流能力和储层均有伤害。目前使用的天然植物胶类型，如瓜尔胶、田菁胶等价格较高。
纤维素衍生物主要是纤维素醚，普遍存在着对盐敏感、热稳定性差、增稠能力不大等缺点，不如植物胶类应用广泛。
随着石油开采技术的不断发展和开采难度的增加，人们对压裂液增稠剂提出更新更高的要求。目前，开发新的压裂液增稠剂的原则是降低成本和剂量，产品使用方便，与破胶剂作用后破胶彻底，不产生沉淀，不损害地层渗透性，将地层损害降低到最低限度，提高胶凝剂的耐温抗盐性。故采用无伤害的共聚物压裂液体系一直是国内外的科研课题。但是一直没有抗剪切性能好，高携沙性的压裂液共聚物。
发明内容
为提供一种抗剪切性能好，高携沙性的压裂液共聚物，本发明提供了一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物；采用工业原料丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸、十二硫醇等物质在密封保温带有温度计可通氮气的反应器中共聚，获得一种具有耐温、抗剪切性能的共聚物。
本发明采用的技术方案为：一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物，其特征在于共聚物按质量百分比配比为：
丙烯酸 5 ~~ 20 %；
丙烯酰胺 10 ~~ 30 %；
2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐 2 ~~ 15 %；
3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸 1 ~~ 10 %；
十二硫醇 0.1 ~~ 2 %；
去离子水 余量。
所述配比按质量百分比优选方案如下：
丙烯酸 7 ~~ 12 %；
丙烯酰胺 20 ~~ 30 %；
2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐 5 ~~ 10 %；
3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸 2 ~~ 7 %；
十二硫醇 0.5 ~~ 1.5 %；
去离子水 余量。
所述配比按质量百分比优选方案如下：
丙烯酸 8.5%；
丙烯酰胺 21.5 %；
2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐 9.5%；
3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸 4.8 %；
十二硫醇 0.75 %；
去离子水 余量。
所述高强耐温粘弹性压裂液共聚物制备工艺流程如下：依次取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
本发明所提供的高强耐温粘弹性压裂液共聚物，无水不溶性残渣，具有较好的携沙效果和抗温抗剪切性，质量分数在0.45%的共聚物，在170S-1，120℃下，连续剪切1小时，粘度保持在70%以上。
本发明所采用的原料都为工业品，反应前不需要提纯处理。本发明未使用有机溶剂，不污染环境，产物的产率高，反应工艺简单，易于操作，并且价格便宜。
具体实施方案
实施例1：依次取21.5%的丙烯酰胺、9.5%的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、4.8%的3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入8.5%的丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入0.75%的十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
实施例2：依次取30%的丙烯酰胺、2%的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、2%的3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入5%的丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入2%的十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
实施例3：依次取25%的丙烯酰胺、5%的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、1%的3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入7%的丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入1.5%的十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
实施例4：依次取20%的丙烯酰胺、10%的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、7%的3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入12%的丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入0.1%的十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
实施例5：依次取10%的丙烯酰胺、15%的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、10%的3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入20%的丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入0.5%的十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
表1为实施例1至5制得的高强耐温粘弹性压裂液共聚物性能检测结果数据表。实验仪器：分析天平，HAAKE MARS流变仪；检测步骤：1、打开流变仪，设置温度在120℃，待用；2、用自来水配置基液：其中共聚物0.45%、助排剂0.1%、防膨剂1.5%；3、按基交比为 100:1配置压裂液体系，搅拌至形成冻胶；将冻胶放入到流变仪中，设置剪切速率170 S-1开启剪切，60分钟后读取数据。
表1
从表1数据中可以看出本发明高强耐温粘弹性压裂液共聚物具有优异的抗剪切性。
Claims (4)
1.一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物，其特征在于共聚物按质量百分比配比为：
丙烯酸 5 ~~ 20 %；
丙烯酰胺 10 ~~ 30 %；
2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐 2 ~~ 15 %；
3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸 1 ~~ 10 %；
十二硫醇 0.1 ~~ 2 %；
去离子水 余量。
2.如权利要求1所述的一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物，其特征在于所述配比按质量百分比如下：
丙烯酸 7 ~12 %；
丙烯酰胺 20 ~ 30 %；
2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐 5 ~10 %；
3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸 2 ~ 7 %；
十二硫醇 0.5 ~ 1.5 %；
去离子水 余量。
3.如权利要求1所述的一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物，其特征在于所述配比按质量百分比如下：
丙烯酸 8.5%；
丙烯酰胺 21.5 %；
2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐 9.5%；
3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸 4.8 %；
十二硫醇 0.75 %；
去离子水 余量。
4.如权利要求1至3所述的一种高强耐温粘弹性压裂液共聚物，其特征在于制备工艺流程如下：依次取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸盐、3-丙烯酰亚胺基-3-甲基丁酸加入到去离子水中，充分溶解，再加入丙烯酸搅拌均匀，用氢氧化钠中和至PH=5~6，最后加入十二硫醇，温度控制在室温，倒入密封保温带有温度计可通氮气的反应器中通氮气30分钟后加入0.02%引发剂过硫酸胺，0.02%引发剂亚硫酸氢钠，10~20分钟后停止通氮气，反应2~3小时，得到黏稠成胶状聚合物，进一步进行烘干，造粒最终得到高强耐温粘弹性压裂液共聚物。
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