CN102993369A

CN102993369A - 控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺

Info

Publication number: CN102993369A
Application number: CN 201110290405
Authority: CN
Inventors: 彭仕明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，包括步骤：(a)丙烯酰胺提纯；(b)AMPS提纯；(c)称取MA并水解，移入三颈瓶内，加入络合剂；(d)加入AMPS和AM溶液，且按摩尔数计，单体总浓度为28％～32％，用氢氧化钠溶液将pH值调至7；(e)排氧后，加入引发剂；(f)继续通惰性气体，将温度调至45℃～55℃，聚合反应一定时间后再加入剩下的AMPS和AM溶液，再反应一段时间即得到目标产物。本发明通过控制反应温度，从而能提高酸液稠化剂的转化率和特性粘数，且生产效率高，生产工艺简单，操作简单，大大降低了生产成本，且生产出的聚合物酸液稠化剂质量好。

Description

控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺

技术领域

本发明涉及一种控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺。

背景技术

酸化技术已成为国内外油藏工程师解除油水井近井地带堵塞，扩大或延长油气流动通道，提高地层渗透率，增产增注的重要技术措施和开发手段，尤其是对一些碳酸盐岩油藏和某些砂岩油藏的高效开采和开发更具有重要意义。稠化酸作为一种缓速酸，它的使用比例愈来愈大，这种发展趋势今后还会加快。稠化酸主要应用在酸化压裂处理中。

由于稠化剂增大了酸液粘度，降低了酸的挤注性，经常无谓地延长施工时间，故基质酸化中很少使用稠化剂。

稠化剂作为配制稠化酸的关键。随着对稠化剂认识的加深及稠化酸技术现场应用的不断扩大，对酸液稠化剂提出了更高的要求。目前认为比较理想的酸液稠化剂应该具备以下几个方面的要求：

(1)易溶于水和酸，溶解速度比较快；

(2)耐酸能力较好，对酸的增粘性受酸浓度影响较小；

(3)热稳定性比较好；

(4)与其它的酸液添加剂，如铁离子稳定剂、酸液缓蚀剂等配伍性好；

(5)配制20％HCl的稠化酸，表观粘度＞50mPa·s；

(6)受机械剪切的影响较小；

(7)配制的稠化酸残酸粘度＜10mPa·s，残渣含量＜7％；

(8)与清水相比，井筒内的降阻率＞50％；

(9)配制稠化酸的单方成本＜1000元。

国外酸液稠化剂的研究开始于20世纪70年代，经历了从天然聚合物到合成物制备的研究，近年国外对酸液稠化剂的类型品种发展趋于稳定，而且更注重产品性能的改善。无论是改良老产品还是开发新产品，一般都把注意力集中在提高产品的高温稳定性、降失水性、在高浓度酸中的适用性以及耐高浓度离子、抗高剪切速率、不生成有害残渣等方面。

国外近期发展的酸液稠化剂在大的类别上没有新的突破，这主要是原料选择方面没有突破性进展所致。中高温井所用的合成稠化剂原料仍以丙烯酰胺类和乙烯类聚合物为主，这类稠化剂具有天然物无可比拟的优点，在品种数量和应用范围上占有绝对优势，其中尤以丙烯酰胺类聚合物最具优势。低温浅井或中深井所用天然物稠化剂的原料仍以胍胶、纤维素为主剂，一般在60℃以下温度条件下使用，经改性也仅达到70℃左右，由于高温耐酸性能不理想，使其实际应用受到限制。

国外绝大多数酸液稠化剂产品为干粉，便于包装运输，也因其易分散于酸液中而便于使用，但是乳液型稠化剂更易溶于酸液，从而可提高使用效果。而且，生产乳液型稠化剂也可节省生产粉剂所耗能量，所以，近些年出现了多种乳液型稠化剂。

我国对酸液稠化剂的试验研究开始于1984年引进美国哈里伯顿公司稠化剂在四川施工之后。开始的十余年中，从事此项工作的并研制出产品的只有两家：北京石油科研院油化所和四川石油局天研所。

20世纪90年代后期，北京石油勘探开发科学研究院研制出阳离子型粉状酸液稠化剂VY-101，室内性能评价试验显示，VY-101酸液稠化剂具有良好的增粘性，热稳定性和抗剪切性，并有一定的防止粘土膨胀的作用。该剂在大港油田潜山油藏的开发中进行过现场应用，由于是粉状的高分子产品，现场配制时需要花费较长时间进行溶解。

在制备酸液稠化剂的工艺工程中，随着反应温度的增加，引发剂的分解速率增加，聚合反应速率加快，单体转化率高，而反应达到一定温度后，单体转化率变化不大，但反应温度过高，产生的自由基数目增多，会导致聚合度减小，产物分子量降低，但聚合反应温度最低限度应在引发剂分解的温度以上。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术的不足与缺陷，提供一种控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，该制备工艺通过控制反应温度，从而能提高酸液稠化剂的转化率和特性粘数，且生产效率高，生产工艺简单，操作简单，大大降低了生产成本，且生产出的聚合物酸液稠化剂质量好。

本发明的目的通过下述技术方案实现：控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，包括以下步骤：

(a)将丙烯酰胺和AMPS进行提纯备用；

(b)称取一定量的MA并将其水解，移入置于超级恒温水浴中的三颈瓶内，加入一定量的络合剂；

(c)加入AMPS和AM，用10％的氢氧化钠溶液将反应体系pH值调至7；

(d)通惰性气体排氧并搅拌约15分钟后，加入引发剂；

(e)继续通惰性气体，将温度调至45℃～55℃，聚合反应一定时间后再加入剩下的AMPS和AM溶液，再反应一段时间即得到目标产物。

所述步骤(b)中，络合剂为EDTA溶液。

所述步骤(d)中，惰性气体为氮气。

所述步骤(d)中，引发剂为过硫酸铵溶液。

所述步骤(d)中，引发剂采用滴加方式加入。

所述步骤(e)中，惰性气体为氮气。

所述步骤(e)中，反应温度调为50℃。

上述AMPS为2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸；AM为丙烯酰胺；EDTA为乙二胺四乙酸；MA为马来酸酐，下同。

综上所述，本发明的有益效果是：本工艺通过控制反应温度，从而能提高酸液稠化剂的转化率和特性粘数，且生产效率高，生产工艺简单，操作简单，大大降低了生产成本，且生产出的聚合物酸液稠化剂质量好。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本发明涉及控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，包括以下步骤：

(a)将丙烯酰胺和AMPS进行提纯备用；

(d)通惰性气体排氧并搅拌约15分钟后，加入引发剂；

所述步骤(b)中，络合剂为EDTA溶液。

所述步骤(d)中，惰性气体为氮气。

所述步骤(d)中，引发剂为过硫酸铵溶液。

所述步骤(d)中，引发剂采用滴加方式加入。

所述步骤(e)中，惰性气体为氮气。

实验中单体摩尔配比为AM∶AMPS＝7∶3，马来酸酐的用量为15％(wt)，单体的总浓度为30％(wt)，引发剂的用量为0.4％(wt)，反应体系的pH值为7，EDTA用量200mg/L，反应时间6h。在不同温度下的转化率和共聚物的特性粘数如下表所示：

由上表可知，在较低的温度下，引发剂的分解速率较慢，自由基的数量和活性低，有很多的单体不能参与聚合，转化率较低，聚合物的分子量也低；随着温度的升高，引发剂的分解速度明显加快，自由基的数量和活性均有所增加，聚合程度变高，因而分子量和转化率也迅速升高。在50℃时，聚合物的特性粘数达到最大。但当温度继续增加时，聚合物的特性粘数反而下降，这是因为在过高的温度下，大量的引发剂发生热分解而迅速产生大量的自由基来引发结合，使聚合体系的链终止速率增加幅度大到远大于链增长速率的增加幅度。另外，由于与聚合物分子量密切相关的动力学链长与自由基浓度的平方根成反比，与聚合速率成正比，温度升高而导致自由基数量的增加使聚合物的分子量降低。因此，为了要获得高分子量的聚合物，选择最适反应温度为50℃。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将丙烯酰胺和AMPS进行提纯备用；

(d)通惰性气体排氧并搅拌约15分钟后，加入引发剂；

2.根据权利要求1所述的控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(b)中，络合剂为EDTA溶液。

3.根据权利要求1所述的控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，惰性气体为氮气。

4.根据权利要求1所述的控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，引发剂为过硫酸铵溶液。

5.根据权利要求1所述的控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，引发剂采用滴加方式加入。

6.根据权利要求1所述的控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(e)中，惰性气体为氮气。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的控制反应温度的酸液稠化剂制备工艺，其特征在于，所述步骤(e)中，反应温度调为50℃。