CN107201220A - 一种提高液态二氧化碳的粘度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高液态二氧化碳的粘度的方法。该提高液态二氧化碳的粘度的方法包括：将液体二氧化碳与助溶剂混溶，依次加入夹带剂、提粘剂和助剂，得到增粘的液态二氧化碳；液态二氧化碳、助溶剂、夹带剂、提粘剂和助剂的质量比为100：(15.0‑25.0)：(3.0‑5.0)：(4.0‑5.0)：(0.3‑0.8)。本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法操作简便、安全高效、成本低廉，可以得到具有高粘度的液态二氧化碳，适用于纯液态二氧化碳无水压裂等油气藏开采领域。

Description

一种提高液态二氧化碳的粘度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高粘度的方法，尤其涉及一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，属于石油化工技术领域。
背景技术
二氧化碳无水压裂是以二氧化碳代替常规水力压裂液的一种干法压裂技术。二氧化碳无水压裂具有无水相、无残渣、易返排的特点，可有效提高油气藏的增产效果。二氧化碳无水压裂是一项非常有前景的增产改造技术，正受到越来越多研究者的关注。
当采用纯液态二氧化碳作为压裂液施工时，其粘度很低，约为0.1mPa·s，导致其携砂能力极弱，造缝能力差，且滤失大，严重影响增产效果。为此，需提高液态二氧化碳的粘度来改善体系性能。
目前，国内对于二氧化碳无水压裂技术的研究尚处于起步阶段，对液态二氧化碳增粘技术的研究更是寥寥无几。
因此，提供一种提高液态二氧化碳粘度的方法，以提高二氧化碳的携砂能力，成为本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，该方法操作简便、安全高效、成本低廉，可以得到具有高粘度的液态二氧化碳，适用于二氧化碳无水压裂等油气藏开采领域。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，该提高液态二氧化碳的粘度的方法包括以下步骤：
将液体二氧化碳与助溶剂混溶，依次加入夹带剂、提粘剂和助剂，得到增粘的液态二氧化碳；其中，液态二氧化碳、助溶剂、夹带剂、提粘剂和助剂的质量比为100：(15.0-25.0)：(3.0-5.0)：(4.0-5.0)：(0.3-0.8)；
其中，采用的提粘剂包括质量比为(12.0-16.0)：(4.0-6.0)：(0.2-0.4)：(0.12-0.18)：(0.02-0.08)：100的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸氢钠和水。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，增粘的液态二氧化碳的粘度为4mPa·s-10mPa·s。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，提粘剂的作用是大幅提高液态二氧化碳体系的粘度。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，优选地，采用的提粘剂通过以下步骤制备得到：
将水和2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸混合，调节pH值至中性；
加入十六烷基二甲基烯丙基氯化铵，于30℃-60℃(更优选为40℃)下搅拌8min-15min(更优选为10min)；
加入丙烯酰胺，搅拌溶解后调节pH至中性；通入氮气15min-25min(更优选为20min)；
加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠，通氮气8min-15min(更优选为10min)，密封，40℃-70℃(更优选为50℃)恒温水浴中反应4h-8h，提纯、烘干、粉碎，得到提粘剂。
在本发明的上述提粘剂的制备方法中，采用NaOH溶液调节pH值；十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(C16DMAAC)作为疏水单体；过硫酸铵(APS)和亚硫酸氢钠(SS)作为引发剂。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，助溶剂的作用是辅助提粘剂在液态二氧化碳中的溶解。优选地，采用的助溶剂包括异丙醇、乙醛、环己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯和醋酸丙酯中的一种或几种的组合。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，夹带剂的作用是通过改变二氧化碳的相行为，达到提高溶解性和粘度的目的。优选地，采用的夹带剂包括可溶于液态二氧化碳的小分子量化合物。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，优选地，采用的夹带剂为可溶于液态二氧化碳的分子量为90-305的小分子量化合物。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，优选地，采用的夹带剂包括异辛烷、2-乙基己醇、12-羟基硬脂酸、乙氧基乙醇中的一种或几种的组合。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，助剂的作用是进一步提高提粘剂的提粘效果。优选地，采用的助剂包括非离子表面活性剂。
在本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法中，优选地，采用的助剂包括分子式为C18H30O3的辛基酚聚氧乙烯醚或分子式为C33H60O10的壬基酚聚氧乙烯醚。由南京古田化工有限公司生产。
本发明还提供了一种高粘度液态二氧化碳，该高粘度液态二氧化碳是通过上述提高液态二氧化碳的粘度的方法得到的。
在本发明的高粘度液态二氧化碳中，优选地，该高粘度液态二氧化碳的粘度为4mPa·s-10mPa·s。
本发明的高粘度液态二氧化碳可以作为液态二氧化碳压裂液。
本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法可得到具有高粘度的液态二氧化碳体系，用于纯液态二氧化碳无水压裂中，可实现油气增产。
本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法，增粘效果明显，可使液态二氧化碳的粘度大幅提升，且具有制备简单、原料广泛、成本低廉、产率高、重复性好、稳定性高、安全环保等优点，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例首先提供了一种提粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
在烧杯中加入1000mL蒸馏水，配制质量浓度为4.5％的2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸溶液，用NaOH溶液将pH值调至中性；
按0.25％比例向烧杯中加入十六烷基二甲基烯丙基氯化铵，于40℃恒温下磁力搅拌10min，使之完全溶解；
然后按15％的比例向烧杯中加入丙烯酰胺，搅拌溶解后调节pH至中性；
将配制好的溶液移入反应烧瓶中，通入氮气20min除氧；
继续向反应烧瓶中加入引发剂0.16％的过硫酸铵和0.04％的亚硫酸氢钠，继续通氮气10min，密封反应器，放入50℃恒温水浴中反应5h；
取出聚合物胶块，用无水乙醇提纯三次，之后烘干、粉碎，得到缔合聚合物粉末，标记为提粘剂1#。
本实施例还提供了一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，其包括以下步骤：
将100g液态二氧化碳与20g乙醛混溶，之后依次加入4.0g的2-乙基己醇、4.5g的提粘剂1#和0.4g的壬基酚聚氧乙烯醚(分子式为C33H60O10)，得到纯液态二氧化碳压裂液。
在试验温度25℃，压力25MPa、剪切速率170s-1、剪切时间2h的条件下，本实施例的上述的增粘后的液态二氧化碳的粘度达到7mPa·s，与纯液态二氧化碳相比(粘度约为0.1mPa·s)，粘度提高了70倍；产率达到92.4％剪切时间2h，粘度基本维持不变。
实施例2
本实施例首先提供了一种提粘剂，其是通过以下步骤制备得到的：
在烧杯中加入1000mL蒸馏水，配制质量浓度为5％的2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸溶液，用NaOH溶液将pH值调至中性；
按0.3％比例向烧杯中加入十六烷基二甲基烯丙基氯化铵，于50℃恒温下磁力搅拌15min，使之完全溶解；
然后按13％的比例向烧杯中加入丙烯酰胺，搅拌溶解后调节pH至中性；
将配制好的溶液移入反应烧瓶中，通入氮气25min除氧；
继续向反应烧瓶中加入引发剂0.15％过硫酸铵和0.06％亚硫酸氢钠，继续通氮气15min，密封反应器，放入60℃恒温水浴中反应6h；
取出聚合物胶块，用无水乙醇提纯三次，之后烘干、粉碎，得到缔合聚合物粉末，标记为提粘剂2#。
本实施例还提供了一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，其包括以下步骤：
将100g液态二氧化碳与25g醋酸乙酯混溶，之后依次加入4.5g的12-羟基硬脂酸、4.8g的提粘剂2#和0.7g的辛基酚聚氧乙烯醚(分子式为C18H30O3)，得到纯液态二氧化碳压裂液。
在试验温度25℃，压力25MPa、剪切速率170s-1、剪切时间2h的条件下，本实施例的上述的增粘后的液态二氧化碳的粘度达到8.5mPa·s，与纯液态二氧化碳相比(粘度约为0.1mPa·s)，粘度提高了85倍；产率达到94.9％。
实施例3
本实施例与实施例2使用相同的提粘剂2#。
本实施例还提供了一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，其包括以下步骤：
将100g液态二氧化碳与19g环己酮混溶，之后依次加入3.8g的异辛烷、4.2g的提粘剂2#和0.5g的壬基酚聚氧乙烯醚(分子式为C33H60O10)，得到纯液态二氧化碳压裂液。
在试验温度25℃，压力25MPa、剪切速率170s-1、剪切时间2h的条件下，本实施例的上述的增粘后的液态二氧化碳的粘度达到6.8mPa·s，与纯液态二氧化碳相比(粘度约为0.1mPa·s)，粘度提高了68倍；产率达到92.1％。
以上实施例说明，本发明的提高液态二氧化碳的粘度的方法，增粘效果明显，可使液态二氧化碳的粘度大幅提升，且具有制备简单、原料广泛、成本低廉、产率高、重复性好、稳定性高、安全环保等优点，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，该提高液态二氧化碳的粘度的方法包括以下步骤：
将液态二氧化碳与助溶剂混溶，依次加入夹带剂、提粘剂和助剂，得到增粘的液态二氧化碳；其中，所述液态二氧化碳、助溶剂、夹带剂、提粘剂和助剂的质量比为100：(15.0-25.0)：(3.0-5.0)：(4.0-5.0)：(0.3-0.8)；
其中，所述提粘剂包括质量比为(12.0-16.0)：(4.0-6.0)：(0.2-0.4)：(0.12-0.18)：(0.02-0.08)：100的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、过硫酸铵、亚硫酸氢钠和水。
2.根据权利要求1所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述提粘剂通过以下步骤制备得到：
将水和2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸混合，调节pH值至中性；
加入十六烷基二甲基烯丙基氯化铵，于30℃-60℃下搅拌8min-15min；
加入丙烯酰胺，搅拌溶解后调节pH至中性；通入氮气15min-25min；
加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠，通氮气8min-15min，密封，40℃-70℃恒温水浴中反应4h-8h，提纯、烘干、粉碎，得到所述提粘剂。
3.根据权利要求1所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述助溶剂包括异丙醇、乙醛、环己酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯和醋酸丙酯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述夹带剂包括可溶于液态二氧化碳的小分子量化合物。
5.根据权利要求4所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述夹带剂包括可溶于液态二氧化碳的分子量为90-305的小分子量化合物。
6.根据权利要求1或5所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述夹带剂包括异辛烷、2-乙基己醇、12-羟基硬脂酸、乙氧基乙醇中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述助剂包括非离子表面活性剂。
8.根据权利要求1或7所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法，其特征在于，所述助剂包括分子式为C18H30O3的辛基酚聚氧乙烯醚或分子式为C33H60O10的壬基酚聚氧乙烯醚。
9.一种高粘度液态二氧化碳，其特征在于，该高粘度液态二氧化碳是通过权利要求1-8任一项所述的提高液态二氧化碳的粘度的方法得到的。
10.根据权利要求9所述的高粘度液态二氧化碳，其特征在于，该高粘度液态二氧化碳的粘度为4mPa·s-10mPa·s。
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