CN116239723A - 一种油田压裂液稠化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种油田压裂液稠化剂，用于提高了石油的产量。所述稠化剂制备方法包括以下步骤：1）称取丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸和LKY‑23，按一定比例进行配比，加入一定量的溶剂，搅拌，使溶液为均匀溶液；2）加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为7；3）向溶液中通入氮气30min，加入引发剂，立刻用封口膜将反应容器密封，控制反应温度为45‑50℃反应3‑4h；4）向容器中加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为8，反应温度为20‑25℃继续反应4‑6h；5）将反应结束后得到的聚合物用无水乙醇浸泡，真空干燥12h，得到稠化物。本发明制备的稠化物具有良好的耐高温性能和抗剪切性能。

Description

一种油田压裂液稠化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种油田压裂液稠化剂，用于提高了石油的产量。
背景技术
近年来随着众多非常规油气藏的开发，压裂成为油气井增产的一种重要手段，在现场得到了广泛的应用。对于那些投产初期产量很低甚至没有产量的油气井，经过压 裂增产改造后，具备了一定的生产价值和经济效益。压裂液作为水力压裂改造油气储层过程当中的工作液，它性能的好坏直接影响着压裂施工的成败和压后储层增产效果。
随着石油勘探技术的进步，油气资源的幵发不断向纵深发展，钻井越来越深，这就造成需要改造的储层温度也越来越高。因此为了匹配高温储层的压裂改造，这就对压裂液的耐温耐剪切性提出了更高的要求，要求其在180℃甚至更高的储层温度下仍具有良好的流变性和携带支撑剂的能力。
本发明针对目前油田超高温储层压裂施工对压裂液耐温性提出的需求，研究出了一种耐温耐剪切性好、低伤害且与地层适应性强的耐高温压裂液体系。由于压裂液稠化剂的一个重要性能就是在一定储层温度和剪切下，仍可以通过一定粘度将支撑剂悬浮起来。为此本发明通过从聚合物功能单体的优选和聚合物聚合条件的优化两个方面出发，合成了一种耐温耐剪切性能相对较好的聚合物稠化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于水基压裂中的耐高温聚合物稠化剂，所述稠化剂具有耐高温、耐剪切性的优点。
本发明的一个目的是提供所述稠化剂的制备方法。
本发明的稠化剂是由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23三种单体共聚而成，其中，所述LKY-23的分子结构式如下：
Figure SMS_1
优选地，所述稠化剂中丙烯酰胺添加量为50%-75%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加量为20%-45%，LKY-23添加量为4%-5%。
优选地，所述稠化剂中丙烯酰胺添加量为68%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加量为27.4%，LKY-23添加量为4.6%。
所述制备方法包括以下步骤：
1）称取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23，按一定比例进行配比，加入一定量的溶剂，搅拌，使溶液为均匀溶液；
2）加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为7；
3）向溶液中通入氮气30min，加入引发剂，立刻用封口膜将反应容器密封，控制反应温度为45-50℃反应3-4h；
4）向容器中加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为8，反应温度为20-25℃继续反应4-6h；
5）将反应结束后得到的聚合物用无水乙醇浸泡，真空干燥12h，得到稠化物。
优选地，所述溶剂为丙酮和水的混合物；更优选的，丙酮和水的比例为3：7。
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐。
优选地，所述引发剂的添加量为0.05-0.5%，更优选的，添加量为0.28%。
优选的，步骤3）反应温度为50℃，反应时间为3.5h。
优选的，步骤4）反应温度为24℃，反应时间为5.5h。
本发明的另一个目的是提供一种由上述制备方法制备得到的稠化剂。
本发明的再一个目的是提供一种含有所述稠化剂的压裂液。
本发明的又一个目的是所述稠化剂在提高石油产量的应用。
本发明设计了LKY-23单体，所述单体苯环上的酚羟基在碱性条件下与氨基反应，进行二次交联，进一步增加了稠化剂的表观黏度，在高速剪切下，分子链不容易断裂，剪切稳定性增强。其合成原理如下所示：
Figure SMS_2
检测稠化物的耐高温性能和抗剪切性能，所述稠化物在180℃下，表观黏度仍然可达到91mPa·s，在170s-1的剪切速率下，1800s后的表观黏度仍然可达到125mPa·s，本发明制备的稠化物具有良好的耐高温性能和抗剪切性能。
附图说明
图1为合成原理图；
图2为温度对溶液表观黏度的影响；
图3为剪切时间对溶液表观黏度的影响。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1：
影响聚合反应的因素主要包括反应物配比、溶剂、引发剂加量、pＨ、反应温度和反应时间等。通过测定聚合物的表观黏度，采用单因素法对各种因素进行探究。研究表明聚合反应的最优参数为：丙烯酰胺添加量68%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加量27.4%，LKY-23添加量4.6%，丙酮和水的比例为3：7的混合溶剂，引发剂选择偶氮二异丁基脒盐酸盐，添加量0.28%，聚合反应的pH为7，反应温度50℃，反应时间3.5h，交联反应的pH为8，反应温度24℃，反应时间5.5h。
实施例2：
1）称取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23，按丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23的比例68%：27.4%：4.6%进行配比，加入丙酮和水的比例为3：7的混合溶剂，搅拌，使溶液为均匀溶液；
2）缓慢加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，直到pH值为7；
3）向溶液中通入氮气30min，加入0.28%的偶氮二异丁基脒盐酸盐，立刻用封口膜将反应容器密封，控制反应温度为45-50℃反应3.5h；
4）向容器中加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为8，反应温度为24℃继续反应5.5h；
5）将反应结束后得到的聚合物用无水乙醇浸泡，真空干燥12h，得到白色粉末，即为稠化物。
实施例3：
1）称取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和对照物质，按丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23的比例68%：27.4%：4.6%进行配比，加入丙酮和水的比例为3：7的混合溶剂，搅拌，使溶液为均匀溶液；
2）缓慢加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，直到pH值为7；
3）向溶液中通入氮气30min，加入0.28%的偶氮二异丁基脒盐酸盐，立刻用封口膜将反应容器密封，控制反应温度为45-50℃反应3.5h；
4）将反应结束后得到的聚合物用无水乙醇浸泡，真空干燥12h，得到白色粉末，即为稠化物。
所述对照物质的分子式为：
Figure SMS_3
。
实施例4
称取一定量的实施例2和实施例3的稠化剂，配置质量分数为0.5%的溶液，在不同温度下测量表观黏度，得到聚合物水溶液的温度与其表观黏度的关系，如图2所示，从图上可以看出，温度从20-200℃，实施例2制得的稠化物的表观黏度显著高于实施例3制备的稠化物，表观黏度提高了约50%。
实施例5
称取一定量的实施例2和实施例3的稠化剂，配置质量分数为0.5%的溶液，在20℃下，在170s-1的剪切速率下，测量表观黏度，得到聚合物水溶液的剪切时间与其表观黏度的关系，如图3所示，从图上可以看出，时间从0-1800s，实施例2制得的稠化物的表观黏度显著高于实施例3制备的稠化物。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种稠化剂的制备方法，其特征在于，所述稠化剂是由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23三种单体共聚而成，其中，所述LKY-23的分子结构式如下图：
Figure QLYQS_1
。
2.如权利要求1所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，所述稠化剂中丙烯酰胺添加量为50%-75%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加量为20%-45%，LKY-23添加量为4%-5%。
3.如权利要求2所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，所述稠化剂中丙烯酰胺添加量为68%，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加量为27.4%，LKY-23添加量为4.6%。
4.如权利要求3所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，所述稠化剂制备方法包括以下步骤：
1）称取丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和LKY-23，按一定比例进行配比，加入一定量的溶剂，搅拌，使溶液为均匀溶液；
2）加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为7；
3）向溶液中通入氮气30min，加入引发剂，立刻用封口膜将反应容器密封，控制反应温度为45-50℃反应3-4h；
4）向容器中加入10 mol/L NaOH溶液调节pH值，调节pH值为8，反应温度为20-25℃继续反应4-6h；
5）将反应结束后得到的聚合物用无水乙醇浸泡，真空干燥12h，得到稠化物。
5.如权利要求4所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为比例为3：7的丙酮和水的混合物。
6.如权利要求4所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐。
7.如权利要求4所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂的添加量为0.28%。
8.如权利要求4所述的稠化剂的制备方法，其特征在于，步骤3）反应温度为50℃，反应时间为3.5h；步骤4）反应温度为24℃，反应时间为5.5h。
9.权利要求1-8所述制备方法制得的稠化剂。
10.一种压裂液，其特征在于，所述压裂液包含权利要求9所述的稠化剂。
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