CN115141620A - 聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法 - Google Patents
聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115141620A CN115141620A CN202110351206.9A CN202110351206A CN115141620A CN 115141620 A CN115141620 A CN 115141620A CN 202110351206 A CN202110351206 A CN 202110351206A CN 115141620 A CN115141620 A CN 115141620A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer
- tackifier
- polymeric
- phosphonic acid
- graphene
- 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
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 119
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 21
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 47
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 42
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 39
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 21
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 20
- ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N calcium magnesium Chemical compound [Mg].[Ca] ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 12
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 10
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- -1 hexamethylenediamine tetramethylidene phosphonic acid Chemical compound 0.000 claims description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229940120146 EDTMP Drugs 0.000 claims description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 4
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- BAERPNBPLZWCES-UHFFFAOYSA-N (2-hydroxy-1-phosphonoethyl)phosphonic acid Chemical compound OCC(P(O)(O)=O)P(O)(O)=O BAERPNBPLZWCES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LMHAGAHDHRQIMB-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichloro-1,2,3,3,4,4-hexafluorocyclobutane Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(Cl)C1(F)Cl LMHAGAHDHRQIMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940090960 diethylenetriamine pentamethylene phosphonic acid Drugs 0.000 claims description 2
- DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical compound OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- LOGBRYZYTBQBTB-UHFFFAOYSA-N butane-1,2,4-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)CCC(C(O)=O)CC(O)=O LOGBRYZYTBQBTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- JISVIRFOSOKJIU-UHFFFAOYSA-N hexylidene Chemical group [CH2+]CCCC[CH-] JISVIRFOSOKJIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N pentamethylene Natural products C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 10
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 8
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 8
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 8
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 7
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- BPSYZMLXRKCSJY-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxaphosphepan-2-ium 2-oxide Chemical compound O=[P+]1OCCCCO1 BPSYZMLXRKCSJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVBIQASDHXEFKW-UHFFFAOYSA-N P1(OCCCCO1)=O.C(CN)N.[Na] Chemical compound P1(OCCCCO1)=O.C(CN)N.[Na] BVBIQASDHXEFKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical compound CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KIDJHPQACZGFTI-UHFFFAOYSA-N [6-[bis(phosphonomethyl)amino]hexyl-(phosphonomethyl)amino]methylphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCCCCCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O KIDJHPQACZGFTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- BEGBSFPALGFMJI-UHFFFAOYSA-N ethene;sodium Chemical group [Na].C=C BEGBSFPALGFMJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- YPPQYORGOMWNMX-UHFFFAOYSA-L sodium phosphonate pentahydrate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]P([O-])=O YPPQYORGOMWNMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
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
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/588—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of specific polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法。该种聚合物增粘剂，包括1～15wt％的分散剂、1～10wt％的石墨烯、1～20wt％的碱和余量为溶剂；溶剂包括矿化度为0～30mg/L的水。该种聚合物增粘剂改变了钙镁离子与聚合物的相互作用，促使钙镁离子的降粘作用降低。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体地，涉及一种聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法。
背景技术
钙镁离子对HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)的黏度有显著的影响作用。Ca2+和Mg2+不仅与HPAM分子链上的羧基结合使溶液黏度下降，还能与HPAM分子内和分子间的羧基发生交联反应，使分子内发生严重的卷曲和分子间凝聚，甚至沉淀，造成溶液的增粘能力急剧下降；Ca2+和Mg2+对HPAM黏度的影响远大于Na+和K+，影响程度大概是一价离子的58～76倍。
针对高钙镁离子含量条件下的聚合物溶液増粘问题，国内外开展了大量研究，研究工作大体可归纳为三类。其一为耐温抗盐丙烯酰胺系聚合物的合成与应用，目前见报道的耐温抗盐聚合物主要有梳型聚合物、疏水缔合聚合物和多元共聚聚合物，各种新型耐温抗盐聚合物具备一定的抗钙镁性能，其増粘性能明显优于HPAM，但在钙镁含量超过某一临界含量时仍然存在黏度大幅降低问题。其二为钙镁除垢剂増粘，在聚合物溶液中加入弱碱(Na2CO3或NaHCO3)，弱碱与钙镁产生沉淀反应形成固相碳酸钙镁，溶液钙镁含量降低而黏度增加；其三为络合螯合剂増粘，在聚合物溶液中加入络合剂或螯合剂，可以降低活性钙镁离子含量，增加聚合物的黏度；这一方法存在两个问题，一是络合螯合剂用量较大，二是即使加入高浓度的络合螯合剂溶液钙镁离子含量仍然难以降低到超低(200mg/L以下)；薛新生等经复配后获得了鳌合剂GX，1711.5mg/L的GX可以将渤海某油田地层水配制的疏水缔合聚合物AP-P4溶液中活性钙、镁离子含量之和控制在360-400mg/L。
但目前上述现有技术所用的络合螯合剂增粘的方法中，存在络合螯合用量大、增粘幅度不大等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的络合螯合剂增粘方法中存在的络合螯合剂用量大、增粘幅度不大等缺点，本发明提供一种聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法。
本申请发明人发现，利用分散剂、石墨烯与碱配制成聚合物增粘剂，并向疏水缔合型聚合物溶液中加入该种聚合物增粘剂，形成了适用于高钙镁油藏的聚合物增粘体系，大幅度提高了采用高钙镁油藏水配制的聚合物溶液的黏度。
根据本发明第一方面，提供一种聚合物增粘剂，包括1～15wt％的分散剂、1～10wt％的石墨烯、1～20wt％的碱和余量为溶剂；所述溶剂包括矿化度为0～30mg/L的水。
根据本发明所述聚合物增粘剂的一些实施方式，所述分散剂为有机膦分散剂。适合用于本发明的有机膦分散剂的实例包括但不限于：氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸(钠)、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、2-羟基膦酰基乙酸、己二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、双1，6亚己基三胺五甲叉膦酸、它们的碱金属盐如钠盐和多元醇磷酸酯。例如，所述多元醇磷酸酯可以是HG/T2228-2006中规定的那些。
优选地，所述有机膦分散剂为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸(钠)和多元醇磷酸酯中一种或多种。
根据本发明所述聚合物增粘剂的一些实施方式，所述石墨烯为片状纳米石墨烯颗粒，优选为10～100nm的片状晶体氧化石墨烯颗粒，更优选为50～80nm的片状晶体氧化石墨烯颗粒。例如，可以采用阿拉丁公司的7782-42-5的片状石墨烯，本发明此处不做限制。
根据本发明所述聚合物增粘剂的一些实施方式，所述碱包括碳酸钠、氢氧化钠和碳酸氢钠中的一种或多种。
在一些优选实施方式中，所述碱为碳酸钠，所述碳酸钠的浓度优选为10～20wt％，进一步优选为10～15wt％。例如，在一些具体实施方式中，所述分散剂的浓度为8～12wt％，所述石墨烯的浓度为5～10wt％，所述碳酸钠的浓度为10～15wt％；以及在一些具体实施方式中，所述分散剂为氨基三亚甲基膦酸和/或乙二胺四甲叉膦酸钠。
在另一些优选实施方式中，所述碱为氢氧化钠，所述氢氧化钠的浓度为1～10wt％，优选为1～5wt％，更优选为1～3wt％。例如，在一些具体实施方式中，所述分散剂的浓度为8～12wt％，所述石墨烯的浓度为5～10wt％，所述氢氧化钠的浓度为1～3wt％；以及在一些具体实施方式中，所述分散剂为氨基三亚甲基膦酸和/或乙二胺四甲叉膦酸钠。
根据本发明第二方面，提供一种用于制备如上所述的聚合物增粘剂的方法，包括以下步骤：
在45～70℃下，将分散剂和石墨烯颗粒加入到溶剂中搅拌分散，加入碱，搅拌混合，制得聚合物增粘剂；
其中所述溶剂的矿化度为0～30mg/L的水。
根据本发明所述用于制备如上所述的聚合物增粘剂的方法的一些实施方式，所述方法包括以下步骤：
(1)将所述分散剂加入至45～70℃的溶剂中，搅拌分散，加入所述石墨烯颗粒搅拌，得到石墨烯分散体系；
(2)向步骤(1)中得到的石墨烯分散体系中加入碱，在45～70℃的温度范围内搅拌，制得聚合物增粘剂。
根据本发明第三方面，提供一种聚合物增粘体系，包括：
如上所述的聚合物增粘剂；聚合物，包括疏水缔合型聚合物；钙镁水溶液，钙镁离子含量在500-3000mg/L。
根据本发明所述聚合物增粘体系的一些实施例方式，所述聚合物增粘剂体系中聚合物的浓度为0.1～5wt％，优选为0.1～0.3wt％，更优选为0.15～0.2wt％。
根据本发明所述聚合物增粘体系的一些实施例方式，所述疏水缔合型聚合物中疏水基团为C3～C10的碳链。
本发明中，可以采用丙烯酰胺类聚合物作为疏水缔合型聚合物，所述丙烯酰胺类聚合物的分子链上含有磺酸基、羧酸基、酰胺基和季铵基团中的一种或多种。例如，可以采用购自法国SNF公司的商品名为SP1205、S6030的疏水缔合型聚合物，以及购自光亚聚合物公司的商品名为AP-P4的疏水缔合型聚合物，本发明此处不做限制。
根据本发明所述聚合物增粘体系的一些实施例方式，所述钙镁水溶液为油田采出水，总矿化度为10000～50000mg/L。
根据本发明第四方面，提供一种用于制备聚合物增粘体系的方法，包括以下步骤：
S1)将聚合物溶于钙镁水溶液中搅拌分散，形成聚合物溶液；
S2)加入上述聚合物增粘剂于S1)中所述聚合物溶液中，混合得到聚合物增粘体系。
在一些具体实施方式中，所述步骤S1)包括：
S101)利用滤膜过滤钙镁水溶液，以除去其中可能含有的固体杂质，得到过滤的钙镁水溶液；
S102)称取聚合物粉末并加入步骤S101)中制得的过滤的钙镁水溶液中，在500～800转/分钟，如600转/分钟转速下搅拌分散，得到聚合物溶液。
在一些具体实施方式中，所述步骤S2)中所述混合是在500～800转/分钟，如600转/分钟转速下进行的。
本发明的有益效果：
(1)本发明将分散剂和纳米片状石墨烯颗粒搅拌分散至低矿化度水或纯水中，再加入碱搅拌分散均匀，形成聚合物溶液的增粘剂。不希望受理论限制，认为该种聚合物增粘剂改变了钙镁离子与聚合物的相互作用，促使钙镁离子的降粘作用降低。
本发明所提供的石墨烯为片状氧化石墨烯颗粒。特别地，本发明所提供的增粘剂可以与聚合物增粘体系中的聚合物之间有独特的氢键作用力，在分散剂共同作用下，石墨烯与聚合物匹配，形成局部三维网络结构。
(2)本发明所提供的聚合物增粘体系，均匀稳定，过滤性能和储层注入性能良好，增粘性能优异，兼具良好的热稳定性和耐温抗钙镁性能，适合应用于高温高钙镁油藏聚合物驱提高采收率。另外采用本发明聚合物增粘体系的制备方法，制得的聚合物增粘体系分散性更高，稳定性更高，黏度更大。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
【聚合物增粘剂及聚合物增粘体系的制备】
需要说明的是，本发明各实施例中所选取的原料为市售常规产品，纯度均为化学纯/分析纯，本发明此处不做限制。其中，聚合物可以为丙烯酰胺类聚合物，其分子链上含有磺酸基、羧酸基、酰胺基和季铵基团中的一种或多种。具体地，聚合物可选自疏水缔合型聚合物，下文中各实施例中聚合物选自疏水基团为C5～C8碳链的聚丙烯酰胺。具体地，以下实施例中可以采用法国SNF公司的SP1205、S6030疏水缔合型聚合物，以及光亚聚合物公司AP-P4疏水缔合型聚合物。
石墨烯为50～80nm的片状晶体氧化石墨烯颗粒。具体地，以下实施例中，采用阿拉丁公司的7782-42-5的片状石墨烯。
1.聚合物增粘剂
1.1将分散剂加入到45～70℃的纯净水或钙镁离子浓度小于30mg/L的低矿化度水中，搅拌分散，加入石墨烯颗粒，搅拌，得到石墨烯分散体系。
1.2向石墨烯分散体系中加入碱，温度在45～70℃的温度范围内继续加热搅拌，制得聚合物增粘剂。
2.聚合物增粘体系
2.1利用0.45微米的滤膜过滤钙镁水溶液，以除去其中可能含有的固体杂质，得到过滤的钙镁水溶液。
2.2称取聚合物粉末并加入到过滤的钙镁水溶液中，在600转/分钟转速下搅拌分散2小时，得到聚合物溶液。
2.3将聚合物增粘剂加入到聚合物溶液中，在600转/分钟转速下拌30分钟以上，直至形成完全均匀的溶液。
【聚合物增粘体系的表征】
黏度测试
本发明各实施例及对比例采用美国Brookfield粘度计，按照行业标准SY/T5862黏度测试程序进行黏度测试。
【实施例1】
1.将70g纯净水加热至50℃，加入10g氨基三亚甲基膦酸、5g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入15g碳酸钠(分析纯)，搅拌半小时，直至搅拌分散，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：30g/L，Ca2+：2000mg/L)按照浓度要求加入一定量的聚合物(SP1205)干粉，以600转/分钟转速搅拌分散2小时，配制1500mg/L的聚合物水溶液，62℃下粘度为8.6mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，利用上述黏度测试方法，测得62℃下该体系的粘度为119.5mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的13.9倍。
【实施例2】
1.将88g自来水加热至50℃，加入5g乙二胺四甲叉膦酸钠、5g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入2g氢氧化钠(工业纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)同理于实施例1的配制方法，配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为95mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的11.4倍。组分结构及结果如表1所示。
【实施例3】
1.将80g自来水加热至50℃，加入10g乙二胺四甲叉膦酸钠、8g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入2g氢氧化钠(工业纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液，62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为126mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的15.2倍。组分结构及结果如表1所示。
【实施例4】
1.将87g自来水加热至50℃，加入10g乙二胺四甲叉膦酸钠、1g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入2g氢氧化钠(工业纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为51.5mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的6.2倍。组分结构及结果如表1所示。
【实施例5】
1.将78g自来水加热至50℃，加入10g乙二胺四甲叉膦酸钠、10g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入10g碳酸钠(分析纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为122.8mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的14.8倍。组分结构及结果如表1所示。
【实施例6】
1.将89g自来水加热至50℃，加入1g乙二胺四甲叉膦酸钠、8g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入2g氢氧化钠(工业纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为48.1mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的5.8倍。组分结构及结果如表1所示。
【实施例7】
1.将75g自来水加热至50℃，加入15g乙二胺四甲叉膦酸钠、8g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入2g氢氧化钠(工业纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为128.6mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的15.5倍。组分结构及结果如表1所示。
【实施例8】
1.将80g自来水加热至50℃，加入10g乙二胺四甲叉膦酸钠、8g石墨烯，搅拌分散均匀后，再加入15g碳酸钠(分析纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为142.8mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的17.2倍。组分结构及结果如表1所示。
【对比例1】
1.将75g纯净水加热至50℃，加入10g氨基三亚甲基膦酸，搅拌分散均匀后，再加入15g碳酸钠(分析纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：30g/L，Ca2+：2000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液，62℃下粘度为8.6mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为43.6mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的5.1倍。
4.该体系为乳白色均匀体系。组分结构及结果如表1所示。
【对比例2】
1.将75g自来水加热至50℃，加入5g乙二胺四甲叉膦酸钠，搅拌分散均匀后，再加入2g氢氧化钠(工业纯)，搅拌分散半小时，直至搅拌分散均匀，得到所需的增粘剂。
2.用模拟盐水(TDS：50g/L，Ca2+：3000mg/L)配制1500mg/L的聚合物(SP1205)水溶液,62℃下粘度为8.3mPa.s。
3.向100g聚合物水溶液中加入2g增粘剂，搅拌半小时，得到聚合物增粘体系，62℃下该体系的粘度为38.5mPa.s，是纯聚合物溶液粘度的4.6倍。
4.该体系为乳白色均匀体系。组分结构及结果如表1所示。
表1
从上述实施例和对比例的数据进行对比，本发明方法制得的聚合物增粘剂具有优异的增粘性能，还有良好的抗钙镁性能。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚合物增粘剂，其特征在于，包括1～15wt％的分散剂、1～10wt％的石墨烯、1～20wt％的碱和余量为溶剂；
所述溶剂包括矿化度为0～30mg/L的水。
2.根据权利要求1所述的聚合物增粘剂，其特征在于，所述分散剂为有机膦分散剂；
优选地，所述有机膦分散剂包括：氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、2-羟基膦酰基乙酸、己二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、双1，6亚己基三胺五甲叉膦酸、它们的碱金属盐如钠盐和多元醇磷酸酯中的一种或多种；
更优选地，所述有机膦分散剂为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸(钠)和多元醇磷酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物增粘剂，其特征在于，所述石墨烯为片状纳米石墨烯颗粒，优选为10～100nm的片状晶体氧化石墨烯颗粒，更优选为50～80nm的片状晶体氧化石墨烯颗粒。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚合物增粘剂，其特征在于，所述碱包括碳酸钠、氢氧化钠和碳酸氢钠中的一种或多种；
优选地，所述碱为碳酸钠；更优选地，所述碳酸钠的浓度为10～20wt％，优选为10～15wt％；
优选地，所述碱为氢氧化钠，所述氢氧化钠的浓度为1～3wt％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚合物增粘剂，其特征在于，所述分散剂的浓度为8～12wt％，所述石墨烯的浓度为5～10wt％；
优选地，所述分散剂的浓度为8～10wt％，所述石墨烯的浓度为7～9wt％。
6.一种用于制备如权利要求1-5中任一项所述的聚合物增粘剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在45～70℃下，将分散剂和石墨烯颗粒加入到溶剂中搅拌分散，加入碱，搅拌混合，制得聚合物增粘剂；
其中所述溶剂的矿化度为0～30mg/L的水。
7.一种聚合物增粘体系，其特征在于，包括：
如权利要求1-5中任一项所述的聚合物增粘剂；
聚合物，包括疏水缔合型聚合物；
钙镁水溶液，钙镁离子含量在500-3000mg/L。
8.根据权利要求7所述的聚合物增粘体系，其特征在于，所述聚合物增粘剂体系中聚合物的浓度为0.1～5wt％，优选为0.1～0.3wt％，更优选为0.15～0.2wt％。
9.根据权利要求7所述的聚合物增粘体系，其特征在于，所述疏水缔合型聚合物中疏水基团为C3～C10的碳链；和/或
所述钙镁水溶液为油田采出水，总矿化度为10000～50000mg/L。
10.一种用于制备权利要求7-9中任一项所述的聚合物增粘体系的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)将聚合物溶于钙镁水溶液中搅拌分散，形成聚合物溶液；
S2)加入如权利要求1-5中任一项所述的聚合物增粘剂于S1)中所述聚合物溶液中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110351206.9A CN115141620A (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110351206.9A CN115141620A (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115141620A true CN115141620A (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=83404470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110351206.9A Pending CN115141620A (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115141620A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120245058A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Baker Hughes Incorporated | Graphene-Containing Fluids for Oil and Gas Exploration and Production |
| US20140096964A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | Baker Hughes Incorporated | Nanoparticle modified fluids and methods of manufacture thereof |
| CN106318360A (zh) * | 2015-07-07 | 2017-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种聚合物胶体体系及其制备方法 |
| US20170198207A1 (en) * | 2016-01-13 | 2017-07-13 | Saudi Arabian Oil Company | Hydraulic fracturing fluid |
| US20190112468A1 (en) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | Saudi Arabian Oil Company | Polymer gel with nanocomposite crosslinker |
| CN110746947A (zh) * | 2018-07-24 | 2020-02-04 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种钻井液用增粘剂及钻井液 |
| CN111876138A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-03 | 宁波锋成先进能源材料研究院 | 碳基增粘剂及其制备方法和应用 |
| CN112210359A (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-03-31 CN CN202110351206.9A patent/CN115141620A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120245058A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Baker Hughes Incorporated | Graphene-Containing Fluids for Oil and Gas Exploration and Production |
| US20140096964A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | Baker Hughes Incorporated | Nanoparticle modified fluids and methods of manufacture thereof |
| CN106318360A (zh) * | 2015-07-07 | 2017-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种聚合物胶体体系及其制备方法 |
| US20170198207A1 (en) * | 2016-01-13 | 2017-07-13 | Saudi Arabian Oil Company | Hydraulic fracturing fluid |
| US20190112468A1 (en) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | Saudi Arabian Oil Company | Polymer gel with nanocomposite crosslinker |
| CN110746947A (zh) * | 2018-07-24 | 2020-02-04 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种钻井液用增粘剂及钻井液 |
| CN112210359A (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法和应用 |
| CN111876138A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-03 | 宁波锋成先进能源材料研究院 | 碳基增粘剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SRIYA DAS: "Rheology and Morphology of Pristine Graphene/Polyacrylamide Gels", 《ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES》, vol. 5, no. 17, pages 8633 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Evaluation of β-cyclodextrin–polyethylene glycol as green scale inhibitors for produced-water in shale gas well | |
| CN112225985B (zh) | 一种阻燃pp复合材料及其制备方法 | |
| US11028307B2 (en) | Modified cellulose nanocrystals and their use in drilling fluids | |
| CN110373165B (zh) | 氨基酸改性的氧化石墨烯在水基钻井液中作为包被剂的应用 | |
| CN107312199B (zh) | 一种次磷酸铝杂化阻燃剂及其制备方法 | |
| CN111019123A (zh) | 仿生修饰的勒姆石/氧化石墨烯纳米复合材料阻燃改性聚酰胺56的方法 | |
| CN108395643B (zh) | 用于pvc热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法 | |
| CN115141620A (zh) | 聚合物增粘剂、聚合物增粘体系及其制备方法 | |
| WO2021257869A1 (en) | Graphene oxide janus nanosheets relative permeability modifier (rpm) for reducing subterranean formation water permeability in carbonate formations | |
| CN111704695B (zh) | 一种多功能钻井处理剂及其制备和应用 | |
| CN112210360B (zh) | 一种胶体分散聚合物体系及其制备方法 | |
| CN116656335B (zh) | 一种压裂液减阻剂及其制备工艺 | |
| CN112210629A (zh) | 生物基环糊精包合二茂铁改性类水滑石/花椒籽油环保型阻燃皮革加脂剂及制备方法 | |
| CN106674533A (zh) | 一种具有树形分子结构的氮磷协效阻燃剂的制备方法和应用 | |
| CN115028273B (zh) | 一种用于化工管线的阻垢剂 | |
| CN112210359B (zh) | 一种耐盐抗钙镁聚合物胶体体系及其制备方法和应用 | |
| CN114105322B (zh) | 阻垢剂组合物、阻垢剂及其制备方法 | |
| CN108547149A (zh) | 一种纺丝油剂用抗静电剂的制备方法 | |
| CN109679613B (zh) | 泡沫排水剂组合物及其制备方法与应用 | |
| CN115819846B (zh) | 一种核-壳结构阻燃剂及其制备方法与应用 | |
| CN111533833B (zh) | 一种钻井液降滤失剂的制备方法 | |
| CN115710418B (zh) | 一种生物基磷氮阻燃pla复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN114437487B (zh) | 速溶型聚丙烯酰胺组合物及其制备方法与应用 | |
| CN116285581B (zh) | 一种树枝状有机金属基环氧膨胀防火涂层的制备 | |
| CN114539995B (zh) | 一种聚胺复合盐水基钻井液及其制备方法 |
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: 20221004 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |