CN108485640A - 一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108485640A
CN108485640A CN201810622762.3A CN201810622762A CN108485640A CN 108485640 A CN108485640 A CN 108485640A CN 201810622762 A CN201810622762 A CN 201810622762A CN 108485640 A CN108485640 A CN 108485640A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fracturing fluid
high temperature
reaction
temperature resistant
seawater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810622762.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王杏尊
鲍文辉
李三喜
郭布民
陈磊
孙厚台
李梦
申金伟
赵健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Oilfield Services Ltd
CNOOC China Ltd Shanghai Branch
Original Assignee
China Oilfield Services Ltd
CNOOC China Ltd Shanghai Branch
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Oilfield Services Ltd, CNOOC China Ltd Shanghai Branch filed Critical China Oilfield Services Ltd
Priority to CN201810622762.3A priority Critical patent/CN108485640A/zh
Publication of CN108485640A publication Critical patent/CN108485640A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/02—Preparation of carboxylic acid amides from carboxylic acids or from esters, anhydrides, or halides thereof by reaction with ammonia or amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08—Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/86—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/88—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/882—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明公开了一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法。本发明的一种耐高温海水基压裂液增稠剂，按质量百分比计，所述耐高温海水基压裂液增稠剂的制备原料包括以下组分：顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐2～3％、N‑十六烷基丙烯酰胺2～3％、丙烯酰胺15～20％、丙烯酸钠6～8％、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠3～5％、N‑乙烯基吡咯烷酮2～3％、氧化还原体系引发剂0.1～0.5％、去离子水58～70％。本发明的制备方法工艺简便，通过合理调节原料及配比和反应条件，制得的耐高温海水基压裂液增稠剂，具有海水中速溶、耐温耐剪切性能优异、清洁环保低伤害、携砂性好和适应性好的特点。

Description

一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及压裂增产技术领域，具体涉及一种压裂液增稠剂及其制备方法，尤其涉及一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着油气资源开发的战略纵深发展，重要走向之一便是海洋。海上油气资源极为丰富，但是海上低渗油气田开发程度较低，开发海上低渗油气田、提高油气产量日益受到人们的广泛重视。目前，海上的低渗透油气田主要以砂岩储层为主，具有地质埋藏较深、温度较高、泥质含量较大、岩石孔隙度小等特点，开发难度大。
目前，大规模、工厂化压裂成为开发低渗、致密油气田的重要技术手段。近年来，海上压裂施工作为防砂、增产的重要手段正在逐步增长，所采用的陆上淡水配制后再通过运输船转运到作业平台进行施工的方式，具有成本高、周期长、易受到自然及交通等因素制约导致施工规模受限等特点。因此，立足海上平台施工，设计高温海水基压裂液体系，实现连续混配，可以降低成本、提高施工效率和节约淡水资源，实现海上油田的高效开发。
随着压裂研究方向的深入和作业方向的多元化，应用海水进行海上压裂是压裂技术发展趋势下的必然要求。目前，以胍胶及改性胍胶等天然聚合物为增稠剂的交联冻胶压裂液研究较多，主要方式是向海水中加人螯合剂，降低海水中的高价金属离子浓度，或是加入弱碱性调节剂，降低交联反应的pH，以提高压裂液与海水的配伍性，耐温性能最高能达到160℃。黏弹性表面活性剂压裂液的使用浓度较高、使用温度较低、成本高，不适合高温油气藏，限制了其在高温油藏中的应用。合成聚合物压裂液通过引入特殊的官能团，提高聚合物的溶胀性能、耐温耐盐性能和耐剪切性能，一般采用有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂等化学交联剂交联，耐温150℃，能满足现场配制的工艺要求。由于合成聚合物官能团和分子量可控，可通过采用特殊官能团进行合成聚合物的改性合成，以改善聚合物的各项性能，研制耐温180℃的耐高温海水基压裂液增稠剂及其配套体系是新型海水基压裂液体系的研究方向。
国内外在高温海水基压裂液的研究中，主要研究了天然聚合物压裂液、黏弹性表面活性剂压裂液和合成聚合物压裂液三大方面。天然聚合物压裂液由于受酸碱性和高温的影响，超过160℃时耐温耐剪切性能明显不足。黏弹性表面活性剂由于耐温性能较差，限制了在高温海水基压裂液中的应用。合成聚合物由于分子量和改性基团的可控性，展现了较好的应用前景，通过引入特殊的官能团，提高聚合物的溶胀性能、耐温耐盐性能和耐剪切性能。但合成聚合物的压裂液体系一般采用有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂等化学交联剂交联，耐温最高150℃，而且随着高温剪切时间的延长，粘度下降明显。
刘通义等(一种低伤害海水基压裂液体系[J].钻井液与完井液,2015,32(6):68-71.)研究合成了一种适应直接用海水配制的耐盐稠化剂BCG-1s，抗温能力达到140℃，140℃下剪切90min后的粘度为39.7mPa·s。
张胜传等(海水基压裂液研制[J].石油学报,2016,37(增刊2):131-136.)研究优选了可用海水配制的压裂增稠剂和交联剂，形成了耐温150℃的海水基压裂液，压裂液在150℃下剪切120min后粘度达到110mPa·s。
CN105331352A公开了一种海水基压裂液及海水基压裂液的制备方法，该发明的海水基压裂液，100份所述压裂液包括的组分及所述组分的重量配比为：0.3-0.8份稠化剂、0.1-0.6份交联剂、0.05-0.1份除氧剂、0.02-0.05份增粘助剂和0.05-0.2份破胶剂，其余全部或部分为海水；所述稠化剂具体为改性聚丙烯酰胺；其中，所述改性聚丙烯酰胺由丙烯酰胺、疏水改性单体和磺酸盐共聚而成，疏水改性单体为十二烷基卤代烷，采用有机锆交联剂或有机钛锆复合交联剂，该压裂液适用于海上油田，增黏性好，抗盐及抗剪切能力强，且能连续混配，但未提及耐温性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种耐高温海水基压裂液增稠剂，具有海水中速溶、耐温耐剪切性能优异、清洁环保低伤害、携砂性好和适应性好的特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐高温海水基压裂液增稠剂，按质量百分比计，所述耐高温海水基压裂液增稠剂的制备原料包括以下组分：
本发明中，耐高温海水基压裂液增稠剂，按质量百分比计，所述耐高温海水基压裂液增稠剂的制备原料包括以下组分：
顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐2～3％，例如顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的质量百分比为2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％。
N-十六烷基丙烯酰胺2～3％，例如N-十六烷基丙烯酰胺的质量百分比为2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％。
丙烯酰胺15～20％，例如丙烯酰胺的质量百分比为15％、16％、17％、18％、19％、20％。
丙烯酸钠6～8％，例如丙烯酸钠的质量百分比为6％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8％。
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3～5％，例如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的质量百分比为3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％。
N-乙烯基吡咯烷酮2～3％，例如N-乙烯基吡咯烷酮的质量百分比为2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％。
氧化还原体系引发剂0.1～0.5％，例如氧化还原体系引发剂的质量百分比为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
去离子水58～70％，例如去离子水的质量百分比为58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％。
本发明所述的耐高温海水基压裂液增稠剂是指耐温180～190℃的海水基压裂液增稠剂，在180～190℃的高温条件下，本发明的海水基压裂液增稠剂具有海水中速溶、耐温耐剪切性能优异、清洁环保低伤害、携砂性好和适应性好的特点。
本发明通过向耐高温海水基压裂液增稠剂中引入各种单体，以实现特殊官能团的作用与性能。具体地，向耐高温海水基压裂液增稠剂中引入丙烯酰胺作为共聚单体可以提供增稠性能；引入丙烯酸钠作为共聚单体可以改善增稠与速溶性能；引入N-乙烯基吡咯烷酮作为共聚单体可提高聚合物的结构稳定性和耐温性能；引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠作为共聚单体能够提高速溶和耐温耐盐性能；引入顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐和N-十六烷基丙烯酰胺作为改性共聚单体可以提供聚合物分子内和分子间的多元缔合作用并可与表面活性剂类交联剂产生可逆交联作用。通过调节各种原料及配比，各原料之间协同作用使得制得的耐高温海水基压裂液增稠剂具有优良的综合性能。
其中，按质量百分比计，所述顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的制备原料包括以下组分：
例如，按质量百分比计，所述顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的制备原料包括以下组分：
甲苯49.5～56.9％，例如甲苯的质量百分比为49.5％、50％、50.6％、51％、51.2％、51.5％、51.8％、52％、52.4％、52.6％、52.9％、53％、53.2％、53.5％、53.8％、54％、54.3％、54.5％、54.8％、55％、55.2％、55.5％、55.8％、56％、56.3％、56.5％、56.8％、56.9％。
顺丁烯二酸酐12～14％，例如顺丁烯二酸酐的质量百分比为12％、12.2％、12.5％、12.8％、13％、13.3％、13.5％、13.8％、14％。
十二醇26～30％，例如十二醇的质量百分比为26％、26.5％、27％、27.5％、28％、28.5％、29％、29.5％、30％。
对甲基苯磺酸钠0.1～0.5％，例如对甲基苯磺酸的质量百分比为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
氢氧化钠5～6％，例如氢氧化钠的质量百分比为5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％。
其中，按质量百分比计，所述N-十六烷基丙烯酰胺的制备原料包括以下组分：
例如，按质量百分比计，所述N-十六烷基丙烯酰胺的制备原料包括以下组分：
甲苯45.5～51.9％，例如甲苯的质量百分比为45.5％、45.8％、46％、46.2％、46.5％、46.8％、47％、47.3％、47.5％、47.6％、47.8％、48％、48.2％、48.5％、48.8％、49％、49.3％、49.5％、49.8％、50％、50.2％、50.5％、50.8％、51％、51.3％、51.5％、51.6％、51.9％。
十六烷基胺38～42％，例如十六烷基胺的质量百分比为38％、39％、40％、41％、42％。
丙烯酸10～12％，例如丙烯酸的质量百分比为10％、10.5％、11％、11.5％、12％。
对甲基苯磺酸钠0.1～0.5％，例如对甲基苯磺酸钠的质量百分比为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
本发明中，所述氧化还原体系引发剂中的氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
优选地，所述氧化还原体系引发剂中的还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠。
优选地，所述氧化还原体系引发剂中的所述氧化剂与所述还原剂的质量比为1:(1～2)，例如所述氧化剂与所述还原剂的质量比为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2。
本发明的目的之二在于提供一种耐高温海水基压裂液增稠剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
以甲苯、顺丁烯二酸酐、十二醇、对甲基苯磺酸钠为原料加入反应釜，搅拌溶解后，密闭反应釜加热反应，经中和反应后冷却过滤，得到顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐；
2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
以甲苯、十六烷基胺、丙烯酸、对甲基苯磺酸钠为原料，加入反应釜中搅拌至溶解，加热除水后反应，经蒸馏、冷却后得到N-十六烷基丙烯酰胺；
3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
以去离子水、丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐、N-十六烷基丙烯酰胺为原料，加入反应釜中搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，加入氧化还原体系引发剂进行引发，反应后得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂。
步骤1)中，所述搅拌溶解的温度为10～30℃，例如所述搅拌溶解的温度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃。
步骤1)中，密闭反应釜后的加热的温度为60～80℃，例如加热的温度为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃；反应的时间为8～12h，例如反应的时间为8h、9h、10h、11h、12h。
优选地，步骤1)中，所述中和反应的时间为2～4h，例如中和反应的时间为2h、2.5h、3h、3.5h、4h。
步骤2)中，所述搅拌溶解的温度为10～30℃，例如搅拌溶解的温度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃。
优选地，步骤2)中，所述加热的温度为85～95℃，例如加热的温度为85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃；所述反应的时间为18～24h，例如反应的时间为18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h。
优选地，步骤2)中，所述蒸馏的温度为80～90℃，例如蒸馏的温度为80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃；所述蒸馏的时间为8～12h，例如蒸馏的时间为8h、9h、10h、11h、12h。
步骤3)中，所述搅拌溶解的温度为10～30℃，例如搅拌溶解的温度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃。
优选地，所述反应的温度为80～90℃，例如反应的温度为80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃；所述反应的时间为6～8h，例如反应的时间为6h、6.5h、7h、7.5h、8h。
所述步骤3)之后还包括步骤4)，将步骤3)得到的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
作为本发明的优选方案，耐高温海水基压裂液增稠剂的制备方法包括如下步骤：
(1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
保持反应釜内温度10～30℃，按质量百分比计，加入占混合反应体系总质量49.5～56.9％的甲苯溶剂、12～14％的顺丁烯二酸酐搅拌至溶解，加入26～30％的十二醇和0.1～0.5％的对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至60～80℃反应8～12h，用5～6％的氢氧化钠进行中和反应2～4h后，冷却至室温后过滤，得到的白色固体为顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐；
(2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
保持反应釜内温度10～30℃，按质量百分比计，加入占混合反应体系总质量45.5～51.9％的甲苯溶剂、38～42％的十六烷基胺搅拌至溶解，加入10～12％的丙烯酸和0.1～0.5％的对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至85～95℃，通过水分离器密闭分离反应产生的水，反应18～24h；然后在80～90℃减压蒸馏8～12h至无馏出物，冷却至室温后在反应釜中得到的淡黄色油状固体为N-十六烷基丙烯酰胺；
(3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
保持反应釜内温度10～30℃，按质量百分比计，向反应釜内加入去离子水58～70％，丙烯酰胺15～20％、丙烯酸钠6～8％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3～5％、N-乙烯基吡咯烷酮2～3％、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐2～3％、N-十六烷基丙烯酰胺2～3％，搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，之后向其中加入0.1～0.5％的氧化还原体系引发剂进行引发，将反应体系升温至80～90℃，控制在此温度下反应6～8h，得到分子量为300～400万的聚合物为所述耐高温海水基压裂液增稠剂的粗品；
4)将步骤3)得到的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的耐高温海水基压裂液增稠剂，海水中速溶性好，1.0％的耐高温海水基压裂液增稠剂海水中溶解时间≤5min，5min基液粘度80～120mPa·s；可进行携砂、交联与泵送，进行在线连续施工。
(2)本发明的耐高温海水基压裂液增稠剂，耐温耐剪切性优异，交联后静态悬砂时间≥30min，交联后耐超高温，耐高温180～190℃，180℃剪切90min后粘度在50mPa·s以上。
(3)本发明的耐高温海水基压裂液增稠剂，破胶时间≤12h，破胶液粘度≤5mPa·s，残渣含量≤100mg/L。
(4)本发明的耐高温海水基压裂液增稠剂，清洁环保低伤害，由此增稠剂制得的压裂液不含重金属，无化学交联，易破胶易返排，破胶液无残渣，对地层和岩心伤害低。
(5)本发明的耐高温海水基压裂液增稠剂，携砂性好，增稠剂的分子内和分子间形成多元缔合作用，并与表面活性剂类交联剂进行可逆交联形成空间网状物理结构，能够对支撑剂形成超强的悬浮能力，砂比能达到40％甚至更高。
(6)本发明的耐高温海水基压裂液增稠剂，适应性好，可适应中性、弱酸和弱碱环境，无需对海水进行特殊处理，海水现取现用，操作方便，节约人力物力成本，提高了施工效率。
(7)本发明的制备方法工艺简便，通过合理调节原料及配比和反应条件，制得的耐高温海水基压裂液增稠剂，具有海水中速溶、耐温耐剪切性能优异、清洁环保低伤害、携砂性好和适应性好的特点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的耐高温海水基压裂液增稠剂的制备方法如下：
1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
保持反应釜内温度10℃，加入103.6g甲苯溶剂、26g顺丁烯二酸酐搅拌至溶解，加入60g十二醇和0.4g对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至60℃反应12h，用10g氢氧化钠进行中和反应3h后，冷却至室温后过滤，得到的白色固体为顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐，备用。
2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
保持反应釜内温度20℃，加入99g甲苯溶剂、76g十六烷基胺搅拌至溶解，加入24g丙烯酸和1g对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至85℃，通过水分离器密闭分离反应产生的水，反应24h；然后在90℃减压蒸馏8h至无馏出物，冷却至室温后在反应釜中得到的淡黄色油状固体为N-十六烷基丙烯酰胺，备用。
3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
保持反应釜内温度30℃，向反应釜内加入去离子水127g，丙烯酰胺36g、丙烯酸钠12g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠10g、N-乙烯基吡咯烷酮5g、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐4g、N-十六烷基丙烯酰胺6g，搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，之后向其中加入氧化还原体系引发剂进行引发，其中，氧化剂与还原剂的质量比为1:2；将反应体系升温至80℃，控制在此温度下反应8h，得到分子量为300～400万的聚合物，即为所述耐高温海水基压裂液增稠剂的粗品。
4)将步骤3)反应制得的分子量为300～400万的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
本实施例中的产品耐高温海水基压裂液增稠剂为白色粉末状，测试结果显示：1.0％增稠剂海水中溶解时间5min，5min基液粘度105mPa·s；交联后的压裂液，静态悬砂时间60min，180℃、170s-1剪切90min粘度60mPa·s；交联后的压裂液，180℃破胶时间8h，破胶液粘度3.6mPa·s，残渣含量60mg/L。
实施例2
本实施例的耐高温海水基压裂液增稠剂的制备方法如下：
1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
保持反应釜内温度30℃，加入168.3g甲苯溶剂、36g顺丁烯二酸酐搅拌至溶解，加入78g十二醇和1.2g对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至80℃反应8h，用16.5g氢氧化钠进行中和反应2h后，冷却至室温后过滤，得到的白色固体为顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐，备用。
2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
保持反应釜内温度30℃，加入146.1g甲苯溶剂、120g十六烷基胺搅拌至溶解，加入33g丙烯酸和0.9g对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至95℃，通过水分离器密闭分离反应产生的水，反应18h；然后在85℃减压蒸馏10h至无馏出物，冷却至室温后在反应釜中得到的淡黄色油状固体为N-十六烷基丙烯酰胺，备用。
3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
保持反应釜内温度20℃，向反应釜内加入去离子水199.5g，丙烯酰胺45g、丙烯酸钠24g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠12g、N-乙烯基吡咯烷酮6g、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐7.5g、N-十六烷基丙烯酰胺6g，搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，之后向其中加入氧化还原体系引发剂进行引发，其中，氧化剂与还原剂的质量比为1:1；将反应体系升温至90℃，控制在此温度下反应6h，得到分子量为300～400万的聚合物，即为所述耐高温海水基压裂液增稠剂的粗品。
4)将步骤3)反应制得的分子量为300～400万的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
本实施例中的产品耐高温海水基压裂液增稠剂为白色粉末状，测试结果显示：1.0％增稠剂海水中溶解时间5min，5min基液粘度117mPa·s；交联后的压裂液，静态悬砂时间90min，180℃、170s-1剪切90min粘度70mPa·s；交联后的压裂液，180℃破胶时间6h，破胶液粘度4.2mPa·s，残渣含量54mg/L。
实施例3
本实施例的耐高温海水基压裂液增稠剂的制备方法如下：
1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
保持反应釜内温度20℃，加入257.5g甲苯溶剂、70g顺丁烯二酸酐搅拌至溶解，加入140g十二醇和2.5g对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至70℃反应10h，用30g氢氧化钠进行中和反应4h后，冷却至室温后过滤，得到的白色固体为顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐，备用。
2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
保持反应釜内温度10℃，加入239.5g甲苯溶剂、210g十六烷基胺搅拌至溶解，加入50g丙烯酸和0.5g对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至90℃，通过水分离器密闭分离反应产生的水，反应20h；然后在80℃减压蒸馏12h至无馏出物，冷却至室温后在反应釜中得到的淡黄色油状固体为N-十六烷基丙烯酰胺，备用。
3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
保持反应釜内温度10℃，向反应釜内加入去离子水307.5g，丙烯酰胺100g、丙烯酸钠35g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠15g、N-乙烯基吡咯烷酮15g、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐15g、N-十六烷基丙烯酰胺12.5g，搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，之后向其中加入氧化还原体系引发剂进行引发，其中，氧化剂与还原剂的质量比为1:1.5；将反应体系升温至85℃，控制在此温度下反应7h，得到分子量为300～400万的聚合物，即为所述耐高温海水基压裂液增稠剂的粗品。
4)将步骤3)反应制得的分子量为300～400万的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
本实施例中的产品耐高温海水基压裂液增稠剂为白色粉末状，测试结果显示：1.0％增稠剂海水中溶解时间5min，5min基液粘度90mPa·s；交联后的压裂液，静态悬砂时间75min，180℃、170s-1剪切90min粘度65mPa·s；交联后的压裂液，180℃破胶时间10h，破胶液粘度3.9mPa·s，残渣含量40mg/L。
对比例1
本对比例与实施例3相比，不同之处在于，增稠剂的制备原料中不含N-乙烯基吡咯烷酮，将N-乙烯基吡咯烷酮的质量由丙烯酰胺代替，其他原料及制备方法均与实施例3相同。本对比例的增稠剂的制备方法如下：
1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成同实施例3步骤1)；
2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成同实施例3步骤2)；
3)增稠剂的合成：
保持反应釜内温度10℃，向反应釜内加入去离子水307.5g，丙烯酰胺115g、丙烯酸钠35g、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠15g、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐15g、N-十六烷基丙烯酰胺12.5g，搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，之后向其中加入氧化还原体系引发剂进行引发，将反应体系升温至85℃，控制在此温度下反应7h，得到分子量为300～400万的聚合物，即为所述增稠剂的粗品；
4)将步骤3)反应制得的分子量为300～400万的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述增稠剂的成品。
本对比例制得的增稠剂为白色粉末状，测试结果显示：1.0％增稠剂海水中溶解时间5min，5min基液粘度93mPa·s；交联后的压裂液，静态悬砂时间70min，180℃、170s-1剪切90min粘度40mPa·s；交联后的压裂液，180℃破胶时间10h，破胶液粘度3.6mPa·s，残渣含量45mg/L。
通过对比例1与实施例3测试结果对比，实施例3制得的耐高温海水基压裂液增稠剂在180℃、170s-1剪切90min粘度明显高于对比例1，说明N-乙烯基吡咯烷酮对维持增稠剂在180℃高温下的分子结构稳定性和提高增稠剂在180℃高温下的耐温耐剪切性能有明显作用。
对比例2
本对比例为刘通义等(一种低伤害海水基压裂液体系[J].钻井液与完井液,2015,32(6):68-71.)研究合成的一种适应直接用海水配制的耐盐稠化剂。该对比例制得的适应直接用海水配制的耐盐稠化剂BCG-1s，抗温能力达到140℃，140℃下剪切90min后的粘度为39.7mPa·s。
对比例3
本对比例为张胜传等(海水基压裂液研制[J].石油学报,2016,37(增刊2):131-136.)研究的可用海水配制的压裂增稠剂和交联剂，形成了耐温150℃的海水基压裂液，压裂液在150℃下剪切120min后粘度达到110mPa·s。
对比例4
本对比例为CN105331352A的制备方法制得的海水基压裂液，该压裂液适用于海上油田，增黏性好，抗盐及抗剪切能力强，且能连续混配，但未提及耐温性能。
与对比例1-4相比，本发明的实施例1-3制备得到的耐高温海水基压裂液增稠剂，180℃剪切90min后粘度均能满足≥50mPa·s，具有海水中速溶、耐温耐剪切性能优异、清洁环保低伤害、携砂性好和适应性好的特点。本发明制备的耐高温海水基压裂液增稠剂满足如下评价指标：(1)1.0％增稠剂海水中溶解时间≤5min，5min基液粘度80～120mPa·s；(2)交联后静态悬砂时间≥30min，180℃剪切90min粘度≥50mPa·s；(3)破胶时间≤12h，破胶液粘度≤5mPa·s，残渣含量≤100mg/L。高温海水基压裂液增稠剂的性能和指标均远优于现有技术。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温海水基压裂液增稠剂，其特征在于，按质量百分比计，所述耐高温海水基压裂液增稠剂的制备原料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的耐高温海水基压裂液增稠剂，其特征在于，按质量百分比计，所述顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的制备原料包括以下组分：
3.根据权利要求1所述的耐高温海水基压裂液增稠剂，其特征在于，按质量百分比计，所述N-十六烷基丙烯酰胺的制备原料包括以下组分：
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐高温海水基压裂液增稠剂，其特征在于，所述氧化还原体系引发剂中的氧化剂为过硫酸钾或过硫酸铵；
优选地，所述氧化还原体系引发剂中的还原剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸钠；
优选地，所述氧化还原体系引发剂中的所述氧化剂与所述还原剂的质量比为1:(1～2)，优选为1:1。
5.一种耐高温海水基压裂液增稠剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
以甲苯、顺丁烯二酸酐、十二醇、对甲基苯磺酸钠为原料加入反应釜，搅拌溶解后，密闭反应釜加热反应，经中和反应后冷却过滤，得到顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐；
2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
以甲苯、十六烷基胺、丙烯酸、对甲基苯磺酸钠为原料，加入反应釜中搅拌至溶解，加热除水后反应，经蒸馏、冷却后得到N-十六烷基丙烯酰胺；
3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
以去离子水、丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐、N-十六烷基丙烯酰胺为原料，加入反应釜中搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，加入氧化还原体系引发剂进行引发，反应后得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述搅拌溶解的温度为10～30℃；
步骤1)中，密闭反应釜后的加热的温度为60～80℃，反应的时间为8～12h；
优选地，步骤1)中，所述中和反应的时间为2～4h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述搅拌溶解的温度为10～30℃；
优选地，步骤2)中，所述加热的温度为85～95℃，所述反应的时间为18～24h；
优选地，步骤2)中，所述蒸馏的温度为80～90℃，所述蒸馏的时间为8～12h。
8.根据权利要求5-7之一所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述搅拌溶解的温度为10～30℃；
优选地，步骤3)中，所述反应的温度为80～90℃，所述反应的时间为6～8h。
9.根据权利要求5-8之一所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)之后还包括步骤4)，将步骤3)得到的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
10.根据权利要求5-9之一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐的合成：
保持反应釜内温度10～30℃，按质量百分比计，加入占混合反应体系总质量49.5～56.9％的甲苯溶剂、12～14％的顺丁烯二酸酐搅拌至溶解，加入26～30％的十二醇和0.1～0.5％的对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至60～80℃反应8～12h，用5～6％的氢氧化钠进行中和反应2～4h后，冷却至室温后过滤，得到的白色固体为顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐；
(2)N-十六烷基丙烯酰胺的合成：
保持反应釜内温度10～30℃，按质量百分比计，加入占混合反应体系总质量45.5～51.9％的甲苯溶剂、38～42％的十六烷基胺搅拌至溶解，加入10～12％的丙烯酸和0.1～0.5％的对甲基苯磺酸钠搅拌至溶解；密闭反应釜后升温至85～95℃，通过水分离器密闭分离反应产生的水，反应18～24h；然后在80～90℃减压蒸馏8～12h至无馏出物，冷却至室温后在反应釜中得到的淡黄色油状固体为N-十六烷基丙烯酰胺；
(3)耐高温海水基压裂液增稠剂的合成：
保持反应釜内温度10～30℃，按质量百分比计，向反应釜内加入去离子水58～70％，丙烯酰胺15～20％、丙烯酸钠6～8％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠3～5％、N-乙烯基吡咯烷酮2～3％、顺丁烯二酸单十二烷基酯钠盐2～3％、N-十六烷基丙烯酰胺2～3％，搅拌至溶解，再对反应体系进行除氧，之后向其中加入0.1～0.5％的氧化还原体系引发剂进行引发，将反应体系升温至80～90℃，控制在此温度下反应6～8h，得到分子量为300～400万的聚合物为所述耐高温海水基压裂液增稠剂的粗品；
4)将步骤3)得到的聚合物造粒、干燥、粉碎和包装，得到所述耐高温海水基压裂液增稠剂的成品。
CN201810622762.3A 2018-06-15 2018-06-15 一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法 Pending CN108485640A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810622762.3A CN108485640A (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810622762.3A CN108485640A (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108485640A true CN108485640A (zh) 2018-09-04

Family

ID=63342872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810622762.3A Pending CN108485640A (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108485640A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109575904A (zh) * 2019-01-10 2019-04-05 中海石油(中国)有限公司上海分公司 一种海水基压裂液及其制备方法和用途
CN117431052A (zh) * 2023-12-20 2024-01-23 四川大学 一种耐超高温海水基一体化压裂液及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103320114A (zh) * 2013-05-10 2013-09-25 北京爱普聚合科技有限公司 一种多元缔合型聚合物清洁压裂液增稠剂及制备方法
US20140305651A1 (en) * 2012-11-29 2014-10-16 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydraulic Fracturing Composition
CN104449643A (zh) * 2014-10-31 2015-03-25 中国石油天然气股份有限公司 油田压裂液用耐高温聚合物稠化剂及其制备方法与应用
CN107365403A (zh) * 2017-08-19 2017-11-21 新沂市中诺新材料科技有限公司 一种钻井液用抗高温降滤失剂的制备方法
CN107699222A (zh) * 2017-11-02 2018-02-16 中国石油化工股份有限公司 一种耐高温交联酸液及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140305651A1 (en) * 2012-11-29 2014-10-16 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydraulic Fracturing Composition
CN103320114A (zh) * 2013-05-10 2013-09-25 北京爱普聚合科技有限公司 一种多元缔合型聚合物清洁压裂液增稠剂及制备方法
CN104449643A (zh) * 2014-10-31 2015-03-25 中国石油天然气股份有限公司 油田压裂液用耐高温聚合物稠化剂及其制备方法与应用
CN107365403A (zh) * 2017-08-19 2017-11-21 新沂市中诺新材料科技有限公司 一种钻井液用抗高温降滤失剂的制备方法
CN107699222A (zh) * 2017-11-02 2018-02-16 中国石油化工股份有限公司 一种耐高温交联酸液及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王中华: "《钻井液化学品涉及与新产品开发》", 30 November 2006, 西北大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109575904A (zh) * 2019-01-10 2019-04-05 中海石油(中国)有限公司上海分公司 一种海水基压裂液及其制备方法和用途
CN109575904B (zh) * 2019-01-10 2021-04-23 中海石油(中国)有限公司上海分公司 一种海水基压裂液及其制备方法和用途
CN117431052A (zh) * 2023-12-20 2024-01-23 四川大学 一种耐超高温海水基一体化压裂液及其制备方法
CN117431052B (zh) * 2023-12-20 2024-03-29 四川大学 一种耐超高温海水基一体化压裂液及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110483687B (zh) 压裂液增稠剂及其制备方法
WO2019024476A1 (zh) 一种稠油活化剂及其制备方法与应用
CN101302266B (zh) 水溶性微交联共聚物及其制备方法和用途
CN102952531B (zh) 一种海上油田驱油用表面活性剂及其制备方法
CN103484094B (zh) 一种耐高温冻胶压裂液、制备方法及其应用
WO2018172684A1 (fr) Fluide de fracturation comprenant un (co)polymere d'une forme cristalline hydratee de l'acide 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonique et procede de fracturation hydraulique
CA2698785A1 (en) Improved process for enhanced oil recovery
CN102352232B (zh) 抗温抗盐聚合物清洁压裂液增稠剂及其制备方法
CN105199706A (zh) 一种适用于聚合物压裂液体系的有机锆交联剂及其制备方法
CN105646776B (zh) 一种疏水缔合聚合物及其制备方法
CN105315403B (zh) 耐温抗盐活性微球及其制备方法和应用
CN101798503A (zh) 一种用于提高采收率的新型聚合物驱油剂及其应用
CN107383273B (zh) 一种稠油活化剂及其制备方法
CN101544726A (zh) 阳离子聚丙烯酰胺乳液的合成方法
CN105601804A (zh) 一种疏水缔合聚合物及其制备方法
CN106589227A (zh) 高温高矿化度油藏聚丙烯酰胺驱油剂及其制备方法
CN104926987B (zh) 疏水缔合交联微球及其制备方法
CN108485640A (zh) 一种耐高温海水基压裂液增稠剂及其制备方法
CN106833591A (zh) 一种水包油缔合型驱油用浓缩增稠剂及其制备方法
Chen Polyacrylamide and its derivatives for oil recovery
CN111465673A (zh) 包含包封在壳中的水溶性(共)聚合物的组合物的制备方法以及该组合物在辅助油气采收中的用途
CN104672408B (zh) 一种具刚性核‑壳结构的水溶性驱油聚合物及其制备方法
CN107828404A (zh) 一种用于油田高矿化度采出水配液的压裂液
CN115594795A (zh) 一种耐盐耐温压裂液稠化剂及其制备方法以及压裂液
CN106590597A (zh) 高温高矿化度油藏用驱油剂组合物及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180904

RJ01 Rejection of invention patent application after publication