CN103484096A - 用于水基压裂液稠化剂及制备方法 - Google Patents

用于水基压裂液稠化剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种用于水基压裂液稠化剂及制备方法涉及一种用于水基压裂液的稠化剂，是由下列物质按重量份数配比组成：丙烯酰胺15～25份，甲基丙烯酰胺5～10份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐30～80份，丙烯酸5～10份，络合剂0.1～1份，链转移剂0.1～1份，引发剂0.1～1份，去离子水20～50份。本发明制备的水基压裂液稠化剂无需进行提纯处理，制备工艺简单。该稠化剂溶解性好，具有较高的耐剪切性。用该稠化配制的水基压裂液携沙能力好，对底层伤害小，无残渣性，可用作田箐胶和瓜胶的替代品。

Description

用于水基压裂液稠化剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于水基压裂液的稠化剂，具体地说是用于水基压裂液稠化剂及制备方法。
背景技术
压裂技术是一种常见的油气增产技术，其目的是将油气层压出裂缝，从而增产。目前使用的压裂液主要分为水基压裂液、油基压裂液、醇基压裂液以及泡沫压裂液等，由于水基压裂液具有成本低、性能好等优点，在国内外被广泛使用。压裂液必须具有高粘度、高抗剪切性、高携沙能力和破胶无残渣的环保性等特点。目前使用的稠化剂原料主要有植物胶及其衍生物、纤维素衍生物、生物聚多糖、合成聚合物，常用的是瓜胶、羟丙基瓜胶、香豆胶等。这些物质作为稠化剂的缺点是：水不溶物高，容易造成储层伤害。一般合成聚合物（如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺）是可以通过控制合成条件，改变聚合物性质，满足压裂施工需要。
中国专利91111287.1公布了一种压裂液增稠剂的制备方法，该压裂液增稠剂适用于低渗透油气层的压裂改造作业。采用植物天豆粉，经过乙醇、烧碱、环氧丙烷和水对其进行化学改性而成。其水不溶物明显低于目前压裂液用的植物田箐胶增稠剂，因此对地层伤害小，可获得增产效果。但该压裂液增稠剂相比合成聚合物增稠剂含残渣量高，耐温效果不好。
中国专利200610040703.2公开了一种无伤害压裂液增稠剂的制备方法和用途，该发明的特征是采用脂肪酸和低分子量的聚乙二醇或聚环氧丙烷酯化，或在催化下使用环氧乙烷或和环氧丙烷与长链脂肪醇、脂肪酸或脂肪胺加成，使长链疏水基和助溶链段连接，再将助溶链段的末端羟基转化为卤原子，与过量的叔胺反应，或将助溶链段的末端羟基与磺化试剂反应得到该稠化剂聚合物。该方法制备工艺复杂，成本较高。
发明内容
本发明的针对背景技术中存在的问题，而提供用于水基压裂液稠化剂及制备方法。
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水20～50份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐30～80份、丙烯酰胺15～25份、甲基丙烯酰胺5～10份、丙烯酸5～10份、络合剂0.1～1份、链转移剂0.1～1份和引发剂0.1～1份。
作为本发明用于水基压裂液稠化剂的进一步改进，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水30～45份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐40～65份、丙烯酰胺17～23份、甲基丙烯酰胺6～8份、丙烯酸6～8份、络合剂0.3～0.8份、链转移剂0.4～0.8份和引发剂0.3～0.8份。
作为本发明的进一步改进，所述的链转移剂为甲酸钠。
作为本发明的进一步改进，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
作为本发明的进一步改进，所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的复配混合溶液。
作为本发明的进一步改进，所述的过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合溶液复配比为1:0.5～2。
本发明用于水基压裂液稠化剂的制备方法，是通过下列步骤：
a、将去离子水20～50份与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐30～80份混合搅拌；
b、将a步骤溶液的PH值调整为5～10；
c、在b步骤得到的溶液加入丙烯酰胺15～25份、甲基丙烯酰胺5～10份、丙烯酸5～10份、络合剂0.1～1份、链转移剂0.1～1份，在温度30℃～60℃条件下通氮气搅拌20～40分钟；
d、将c步骤得到的混合液加入引发剂0.1～1份，反应4～10小时，即制得成品。
本发明制备的水基压裂液稠化剂无需进行提纯处理，制备工艺简单、该稠化剂能够替代现有压裂施工中所利用的植物胶及其衍生物，且具有耐剪切、无残留、制备工艺简单等优点。该稠化剂溶解性好，具有较高的耐剪切性。用该稠化配制的水基压裂液携沙能力好，对底层伤害小，无残渣性，可用作田箐胶和瓜胶的替代品。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本范明优选方案进行描述，但应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水50份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐30份、丙烯酰胺15份、甲基丙烯酰胺10份、丙烯酸10份、络合剂0.1份、链转移剂1份和引发剂0.1份，。
其制备方法如下：
a、将去离子水与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐混合搅拌；
b、将a步骤制得的溶液中加入氢氧化钠溶液调整PH值为5～10；
c、在b步骤得到的溶液加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸、络合剂、链转移剂，在温度30℃～60℃条件下通氮气搅拌20～40分钟；
d、将c步骤得到的混合液加入引发剂，反应4～10小时，即制得成品。
实施例2
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水20份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐80份、丙烯酰胺25份、甲基丙烯酰胺5份、丙烯酸5份、乙二胺四乙酸二钠1份、链转移剂0.1份和引发剂1份；所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合溶液复配重量比为1:0.5。
其制备方法同实施例1。
实施例3
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
丙烯酰胺20份，甲基丙烯酰胺7份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐55份，丙烯酸7份，乙二胺四乙酸二钠0.5份，甲酸钠0.6份，引发剂0.6份，去离子水40份；所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合溶液复配重量比为1:1。
其制备方法同实施例1。
实施例4
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水45份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐40份、丙烯酰胺17份、甲基丙烯酰胺8份、丙烯酸8份、乙二胺四乙酸二钠0.3份、链转移剂0.8份和引发剂0.3份；所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合溶液复配重量比为1:0.5～2。
其制备方法同实施例1。
实施例5
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水30份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐65份、丙烯酰胺23份、甲基丙烯酰胺6份、丙烯酸6份、络合剂0.8份、甲酸钠0.4份和引发剂0.8份；所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合溶液复配重量比为1:1.5。
其制备方法同实施例1。
实施例6
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
取30份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐加入到20份的去离子水中，然后加入氢氧化钠水溶液中和至PH=5，再加入15份的丙烯酰胺，5份的丙烯酸，0.1份的乙二胺四乙酸二钠，0.1份的甲酸钠，在温度30℃下搅拌，同时通氮气30分钟，最后加入0.1份的过硫酸铵和亚硫酸氢钠（1:1），反应4小时即得到水基压裂液稠化剂。
实施例7
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
取50份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐加入到35份的去离子水中，然后加入浓度为5%的氢氧化钠水溶液中和至PH=5，再加入20份的丙烯酰胺，7份的丙烯酸，0.3份的乙二胺四乙酸二钠，0.2份的甲酸钠，在温度50℃下搅拌，同时通氮气30分钟，最后加入0.2份的过硫酸铵和亚硫酸氢钠（1:1），反应5小时即得到水基压裂液稠化剂。
实施例8
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
取50份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐加入到35份的去离子水中，然后加入氢氧化钠水溶液中和至PH=7，再加入20份的丙烯酰胺，8份的丙烯酸，0.3份的乙二胺四乙酸二钠，0.2份的甲酸钠，在温度50℃下搅拌，同时通氮气30分钟，最后加入0.2份的过硫酸铵和亚硫酸氢钠（1:1），反应5小时即得到水基压裂液稠化剂。
实施例9
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
取80份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐加入到50份的去离子水中，然后加入浓度为5%的氢氧化钠水溶液中和至PH=10，再加入25份的丙烯酰胺，9份的丙烯酸，0.5份的乙二胺四乙酸二钠，0.5份的甲酸钠，在温度60℃下搅拌，同时通氮气30分钟，最后加入0.5份的过硫酸铵和亚硫酸氢钠（1:1），反应4小时即得到水基压裂液稠化剂。
实施例10
本发明的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
取80份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐加入到50份的去离子水中，然后加入氢氧化钠水溶液中和至PH=7，再加入25份的丙烯酰胺，10份的丙烯酸，0.5份的乙二胺四乙酸二钠，0.5份的甲酸钠，在温度60℃下搅拌，同时通氮气30分钟，最后加入0.5份的过硫酸铵和亚硫酸氢钠（1:1），反应6小时即得到水基压裂液稠化剂。
作为本发明的优选所述的稠化剂是由丙烯酰胺单体与其它烯烃类单体聚合而成，所述的其它单体为阴离子型单体、阳离子型单体、亲水性非离子型单体、疏水性非离子型单体中的一种或几种。通入氮气为了反应装置氧气通过氮气保护混合溶液。
本发明所制得的水基压裂液稠化剂，水溶解性好，无不溶物残渣，抗剪切性强。配制成质量分数为0.5%的水溶液，在170S-1,65℃下，连续剪切30min，粘度保持率在70%以上。

Claims (7)

1.用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水20～50份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐30～80份、丙烯酰胺15～25份、甲基丙烯酰胺5～10份、丙烯酸5～10份、络合剂0.1～1份、链转移剂0.1～1份和引发剂0.1～1份。
2.如权利要求1所述的用于水基压裂液稠化剂，是由下列物质按重量份数组成：
去离子水30～45份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐40～65份、丙烯酰胺17～23份、甲基丙烯酰胺6～8份、丙烯酸6～8份、络合剂0.3～0.8份、链转移剂0.4～0.8份和引发剂0.3～0.8份。
3.如权利要求1或2所述的用于水基压裂液稠化剂，其特征在于所述的链转移剂为甲酸钠。
4.如权利要求1或2所述的用于水基压裂液稠化剂，其特征在于所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠。
5.如权利要求1或2所述的用于水基压裂液稠化剂，其特征在于所述的引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠的复配混合溶液。
6.如权利要求5所述的用于水基压裂液稠化剂，其特征在于所述的过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合溶液复配重量比为1:0.5～2。
7.如权利要求1所述的用于水基压裂液稠化剂的制备方法，是按权利要求1所述的组分通过下列步骤制得：
a、将去离子水20～50份与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐30～80份混合搅拌；
b、将a步骤溶液的PH值调整为5～10；
c、在b步骤得到的溶液中加入丙烯酰胺15～25份、甲基丙烯酰胺5～10份、丙烯酸5～10份、络合剂0.1～1份和链转移剂0.1～1份混合，在30℃～60℃条件下通氮气20～40分钟；
d、将c步骤得的混合液加入引发剂0.1～1份混合均匀，反应4～10小时，即制得成品。
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