CN107760294B - 一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用,涉及油田开发技术领域。一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:聚合物粉剂40~100份,油相24~70份,分散介质40~120份,盐10~20份,乳化剂2~6份,乳化助剂1~4份。该粉剂悬浮液具有乳液型聚合物使用方便的特性,稳定性好,对比乳液聚合物具有高增粘和降阻性能。一种粉剂悬浮液的制备方法,包括:将聚合物粉剂、油相、分散介质、盐、乳化剂以及乳化助剂混合。该方法制备工艺简单,可控性强,适合大规模生产。

Description

一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域,且特别涉及一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用。
背景技术
目前,页岩气压裂液用稠化剂分为干粉和乳液产品,干粉产品配液是通过专门的混配车进行配液,然后将压裂液输送到液罐进行存放。发明人研究发现,在上述配液过程中,要使用到专门的配液装置与储液罐,占用井场面积大,成本高;在配液过程中也容易产生粘度不均一,液体分层的现象。乳液产品虽然可以解决上述配液问题,但受聚合工艺技术的影响,产品的分子量偏低且有效含量低,在相同浓度下其粘度及降阻性能均不及粉剂产品,且越来越多的返排液配液要求使得采用乳液制剂配液时乳液的加量非常大,现场即配即用也变得困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉剂悬浮液,用量少,即配即用,具有高粘度和高降阻性能。
本发明的另一目的在于提供一种粉剂悬浮液的制备方法,该方法制备工艺简单,可控性强,适合大规模生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:聚合物粉剂40~100份,油相24~70份,分散介质40~120份,盐10~20份,乳化剂2~6份,乳化助剂1~4份;优选地,聚合物粉剂60~80份,油相40~60份,分散介质60~100份,盐12~18份,乳化剂3~5份,乳化助剂1~4份。
本发明提出一种粉剂悬浮液的制备方法,包括:将聚合物粉剂、油相、分散介质、盐、乳化剂以及乳化助剂混合。
本发明提出一种粉剂悬浮液在油田压裂、酸化及三次采油中的应用。
本发明实施例的一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用的有益效果是:
本发明提供的一种粉剂悬浮液及其制备方法,聚合物粉剂通过物理分散和化学方法相互结合的方式,使得聚合物粉剂颗粒间的排斥作用能大于其相互吸引作用能,颗粒间处于稳定的分散状态。该制备方法采用粉剂制备乳液型悬浊液,使得悬浊液具备粉末型和乳液两者的优点,既具有高分子量,较好的粘度,同时具有良好的分散性、稳定性和降阻性能。原料用量少,即配即用,简化现场施工,降低成本。
进一步地,采用分别混合盐、分散介质与油相、乳化剂、乳化助剂,使得在盐与乳化剂混合的过程中作用更加充分,避免因分散不均匀,体系微粒间作用力不均衡,导致聚合物粉剂的分散不均匀。同时降低对现场施工的要求,节省人力物力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为常规的溶剂分散粉剂静置6小时的外观图;
图2为本发明实施例5提供的粉剂悬浮液静置30天的外观图;
图3为本发明实施例5提供的粉剂悬浮液配液的流变性能测试图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种粉剂悬浮液及其制备方法和应用进行具体说明。
本发明实施例提供的一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:聚合物粉剂40~100份,油相24~70份,分散介质40~120份,盐10~20份,乳化剂2~6份,乳化助剂1~4份。较优的,聚合物粉剂可以为46份、49份、52份、56份、86份、92份,油相可以为28份、31份、36份、66份,分散介质可以为48份、49份、52份、56份、59份、107份、113份、117份,盐可以为11份、19份。
进一步地,在本发明的较优实施例中,按重量份数计,包括:聚合物粉剂60~80份,油相40~60份,分散介质60~100份,盐12~18份,乳化剂3~5份,乳化助剂1~4份。较优的,聚合物粉剂可以为62份、64份、69份、73份、77份,油相可以为41份、43份、46份、52份、57份、59份,分散介质可以为63份、64份、69份、71份、73份、76份、78份,盐可以为13份、14份、17份。
聚合物粉剂作为高分子稠化剂,其分子量与增粘性能有直接关系。在本发明中,聚合物粉剂可以为阳离子型、阴离子型、非离子型或两性离子型。具体的,聚合物粉剂为聚丙烯酰胺类聚合物,为水溶性高分子聚合物,在低浓度下,聚丙烯酰胺溶液可视为网状结构,链间物理缠结和氢键共同形成网状结点,当聚合物达到一定浓度后,分子链间相互作用加强,流体力学体积增大,表现出较高的粘度,相同用量下分子量较高的产品将具有更高的粘度。
分散介质用于溶解盐,得到分散均匀的盐溶液。在本发明中,分散介质包括水、乙二醇、丙三醇、异丙醇、乙醇以及聚乙二醇中的任意一种或至少两种。盐包括无机盐,优选地,无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化镁以及三聚磷酸钠中的任意一种或至少两种。
乳化剂能够改善溶液中各种组分之间的相互作用力,降低界面张力,使分散体系的势能下降,使之形成均匀稳定的分散体系或乳浊液物质。乳化剂是表面活性物质,分子中同时具有亲水基和亲油基,在油水体系中加入乳化剂后,水和油能够相互混合,形成完全分散的乳浊液。优选地,乳化剂包括司盘60、司盘80及司盘85中的任意一种或至少两种。油相包括环己烷、柴油、煤油、白油及汽油中的任意一种或至少两种。
乳化助剂在乳液体系中对乳液的稳定性起到积极的作用,降低油水界面张力、增加界面膜的流动性。较优的,乳化助剂包括聚山梨酯60、聚山梨酯80、烷基酚聚氧乙烯醚及烷基糖苷中的任意一种或至少两种。
本发明实施例还提供了一种粉剂悬浮液的制备方法,包括:
按比例将盐与分散介质混合均匀,得到第一混合液,将油相与乳化剂、乳化助剂混合均匀得到第二混合液。分别混合盐、分散介质、油相、乳化剂及乳化助剂,为了提高体系的分散性,在实际的施工过程中,各个原料的加量较大,很容易出现混合不充分的情况,需要充分和较长时间的搅拌,对人力和设备的要求都较高。该制备方法使得在盐与乳化剂混合的过程中作用更加充分,防止分散不均匀,体系微粒间作用力不均衡,导致聚合物粉剂的分散不均匀,也降低对现场施工的要求,节省人力物力。经实验验证,该混合方法使得制备的悬浊液的粘性好,稳定性好。
将第一混合液与第二混合液混合,按比例加入聚合物粉剂,在搅拌速率为50~100r/min的条件下搅拌1~3h。聚合物粉剂在混合液中被润湿分散。聚合物粉剂通过物理分散和化学方法相互结合。物理分散及搅拌,化学方法即盐对体系的静电作用力的影响与乳化剂对液体的表面张力的作用。在多种作用下,聚合物粉剂颗粒间的排斥作用能大于其相互吸引作用能,颗粒间处于稳定的分散状态。
该制备方法采用粉剂制备乳液型悬浊液,使得悬浊液具备粉末型和乳液两者的优点,既具有高分子量,较好的粘度,同时具有良好的分散性和稳定性。制得的悬浊液可以完全替代乳液降阻剂使用,并通过实时控制加量实现降阻水、线性胶、胶液的在线配制。简化现场施工,降低成本。
本发明提供了上述粉剂悬浮液在油田压裂、酸化及三次采油中的应用。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备40份,环己烷24份,乙二醇40份,氯化钠10份,司盘60 2份,烷基糖苷1份。
主要通过以下方法制备:
按比例将氯化钠与乙二醇混合均匀,得到第一混合液,将环己烷与司盘60、烷基糖苷混合均匀得到第二混合液。
将第一混合液与第二混合液混合,按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为80r/min的条件下搅拌1h。
实施例2
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备100份,煤油70份,丙三醇120份,氯化钾20份,司盘60 6份,烷基酚聚氧乙烯醚4份。
主要通过以下方法制备:
按比例将氯化钾与丙三醇混合均匀,得到第一混合液,将煤油与司盘60、烷基酚聚氧乙烯醚混合均匀得到第二混合液。
将第一混合液与第二混合液混合,按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为60r/min的条件下搅拌3h。
实施例3
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备60份,柴油40份,乙醇60份,氯化镁16份,司盘80 4份,聚山梨酯80 2份。
主要通过以下方法制备:
按比例将氯化镁与乙醇混合均匀,得到第一混合液,将柴油与司盘80、聚山梨酯80混合均匀得到第二混合液。
将第一混合液与第二混合液混合,按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为50r/min的条件下搅拌3h。
实施例4
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备80份,汽油55份,水85份,三聚磷酸钠17份,司盘80 5份,聚山梨酯60 3份。
主要通过以下方法制备:
按比例将三聚磷酸钠与水混合均匀,得到第一混合液,将汽油与司盘80、聚山梨酯60混合均匀得到第二混合液。
将第一混合液与第二混合液混合,按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为100r/min的条件下搅拌1h。
实施例5
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备70份,环己烷50份,水80份,氯化钠15份,司盘85 4份,聚山梨酯60 2.5份。
主要通过以下方法制备:
按比例将氯化钠与水混合均匀,得到第一混合液,将环己烷与司盘85、聚山梨酯60混合均匀得到第二混合液。
将第一混合液与第二混合液混合,按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为75r/min的条件下搅拌2h。
对比例1
本对比例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备60份,煤油40份,水60份,氯化钠12份,司盘60 3份,烷基糖苷1份。
主要通过以下方法制备:
将上述原料混合,在搅拌速率为70r/min的条件下搅拌2h。
对比例2
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备70份,水80份,氯化钠15份。
主要通过以下方法制备:
按比例将氯化钠与水混合均匀,按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为80r/min的条件下搅拌1h。
对比例3
本实施例提供了一种粉剂悬浮液,按重量份数计,包括:
聚丙烯酰胺类聚合物制备80份,煤油60份,司盘85 5份,烷基糖苷4份。
主要通过以下方法制备:
按比例将煤油与司盘85、烷基糖苷混合均匀按比例加入聚丙烯酰胺类聚合物制备,在搅拌速率为100r/min的条件下搅拌1h。
对比例4
本对比例提供了一种粉剂悬浮液,主要通过以下方法制备:
将聚丙烯酰胺粉剂分散于水中,搅拌得到悬浊液。
试验例
选取实施例1~5和对比例1~4制备的粉剂悬浮液,配置0.3wt%的水溶液,观察产品的稳定性,并测试配液2min时产品粘度,结果如下:
表1性能测试结果
Figure GDA0002376078470000091
Figure GDA0002376078470000101
由表1及图1、图2可知,相比对比例4,实施例1~5提供的粉剂悬浮液均具有较好的稳定性,长时间放置不沉降。对比例4直接采用水作为分散介质,粉剂则直接形成高粘度凝胶。对比例1由于配比不合理导致放置稳定性不好,对比例2、对比例3由于分散介质的缺失导致稳定性变差。常用粉剂真实密度大于1.2g/cm3,一般溶剂,如水密度小于此值,且由于电荷影响,粉剂在溶剂中会聚集成团,然后下沉,造成不能使用。实施例1~5把粉剂改造成乳液型,并且使得粉剂分散均匀,同时不影响其增粘速度和增粘效果。
由图3可知,实施例5提供的粉剂悬浮液在配置成0.3wt%的水溶液后,将其在100℃,170s-1的剪切速率下剪切30分钟,最终粘度保持在20mPa·s以上,说明实施例5提供的粉剂悬浮液具有较好的流变性能和耐温性能,不仅可作为降阻剂使用,还可通过用量控制实现线性胶及胶液的功能。
综上所述,本发明提供的一种粉剂悬浮液,聚合物粉剂通过物理分散和化学方法相互结合的方式,使得聚合物粉剂颗粒间的排斥作用能大于其相互吸引作用能,颗粒间处于稳定的分散状态。该制备方法采用粉剂制备乳液型悬浊液,使得悬浊液具备粉末型和乳液两者的优点,既具有高分子量,较好的粘度,同时具有良好的分散性和稳定性。简化现场施工,降低成本。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种粉剂悬浮液,其特征在于,按重量份数计,包括:聚合物粉剂40~100份,油相24~70份,分散介质40~120份,盐10~20份,乳化剂2~6份,乳化助剂1~4份;
所述聚合物粉剂为聚丙烯酰胺类聚合物,所述聚丙烯酰胺类聚合物包括阳离子型、阴离子型、非离子型或两性聚丙烯酰胺中的至少一种;所述油相包括环己烷、柴油、煤油、白油及汽油中的任意一种或至少两种;所述分散介质包括水、乙二醇、丙三醇、异丙醇、乙醇以及聚乙二醇中的任意一种或至少两种;所述盐包括氯化钠、氯化钾、氯化镁以及三聚磷酸钠中的任意一种或至少两种;所述乳化剂包括司盘60、司盘80及司盘85中的任意一种或至少两种;所述乳化助剂包括聚山梨酯60、聚山梨酯80、烷基酚聚氧乙烯醚及烷基糖苷中的任意一种或至少两种;
所述粉剂悬浮液的制备方法包括:将所述盐与所述分散介质混合得第一混合液,将所述油相与所述乳化剂、所述乳化助剂混合得第二混合液,混合所述第一混合液与所述第二混合液后再与所述聚合物粉剂混合搅拌1~3h。
2.根据权利要求1所述的粉剂悬浮液,其特征在于,所述聚合物粉剂60~80份,所述油相40~60份,所述分散介质60~100份,所述盐12~18份,所述乳化剂3~5份,所述乳化助剂1~4份。
3.一种如权利要求1或2所述的粉剂悬浮液的制备方法,其特征在于,包括:将所述盐与所述分散介质混合得第一混合液,将所述油相与所述乳化剂、所述乳化助剂混合得第二混合液,混合所述第一混合液与所述第二混合液后再与所述聚合物粉剂混合搅拌1~3h。
4.如权利要求1或2所述的粉剂悬浮液在油田压裂、酸化及三次采油中的应用。
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