CN116769460B - 一种防止物料堆积的压裂用稠化剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压裂用稠化剂技术领域，具体的说，涉及一种防止物料堆积的压裂用稠化剂及制备方法。其组成成分的质量百分比为:纤维素:18‑30%;氢氧化铵:11‑24%;硝酸:18‑25%;羟乙基纤维素:18‑22%;氯化聚丙烯树脂:10‑30%。通过纤维素衍生物和羟乙基纤维素中均含有较多的羟基，可以与压裂液相互作用，形成醚键‑羟基键合，起到润滑的作用，减少压裂液的堆积。此外，纤维素衍生物和羟乙基纤维素均具有良好的水溶性和增稠性，可以增加压裂液的粘度，在起到增强粘度的基础上有效防止压裂液堆积。
Description
技术领域
本发明涉及压裂用稠化剂技术领域，具体的说，涉及一种防止物料堆积的压裂用稠化剂及制备方法。
背景技术
压裂用稠化剂是一种能够增加压裂液粘度的化学物质。常用的稠化剂主要是水溶性聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、瓜尔胶等，在压裂液生产过程中。由于采用了稠化剂使其粘度得到了提高，各种装袋或管道输送环节过程中粘度过高的压裂液在流动过程中受阻，就会产生堆积现象，降低生产效率。因此，如何在不影响粘度性能的前提下避免粘度过高引起的堆积现象成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止物料堆积的压裂用稠化剂及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种防止物料堆积的压裂用稠化剂，其组成成分的质量百分比为:
纤维素: 18-30%;
氢氧化铵: 11-24%;
硝酸: 18-25%;
羟乙基纤维素: 18-22%;
氯化聚丙烯树脂: 10-30%。
作为优选，所述的纤维素与氢氧化铵的质量比为1:0.46-1。其中，高含量的纤维素会导致纤维素分子之间的相互作用增强，使得纤维素分子难以接触氢氧化铵，而导致反应缓慢甚至难以进行；当纤维素含量过低时，氢氧化铵的用量会增加，反应过程中会存在更多的未反应的氢氧化铵。
作为优选，所述的纤维素和氢氧化铵的质量之和与硝酸的质量比例为1:0.45-0.55。
作为优选，所述压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡一段时间后，进行搅拌，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，控制反应温度，搅拌一段时间后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，烘干，研磨成粉末；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌至溶解，然后加入氯化聚丙烯树脂，高温条件下，快速搅拌一段时间后，即可得到所需的压裂用稠化剂。
其中，纤维素衍生物能够在金属表面形成一层均匀的保护膜，减少接触表面的摩擦系数，起到润滑作用，减少物料堆积现象的产生。同时，羟乙基纤维素是一种具有多个羟基的聚合物，这些羟基可以与颗粒状物质表面相互作用，形成醚键-羟基键合，从而起到润滑的作用。此外，羟乙基纤维素分子链上的羟基还可以与其它分子相互作用，如水分子等，这使得羟乙基纤维素在某些情况下可以起到降低摩擦系数的效果。另外，羟乙基纤维素还可以作为溶液中的润滑剂，减少物料之间的接触和摩擦。同时，羟乙基纤维素还具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够在较高的温度和湿度条件下保持较好的润滑效果。此外，纤维素衍生物和羟乙基纤维素具有较好的水溶性和增稠性，增加物料的粘度，从而改善物料的流动性，避免物料堆积。
作为优选，所述的S1中的浸泡时间为20-40min，搅拌时间为40-60min。
作为优选，所述的S2中的反应温度为0-5℃，搅拌时间为30-80min。
作为优选，所述的S2中的烘干温度为80-95℃，烘干时间为3-5h。
作为优选，所述的S2中的研磨粒径为20-30μm。
作为优选，所述的S3中的搅拌时间为20-30min，温度为200-300℃，快速搅拌时间为40-50min，转速为1500-2000r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
纤维素衍生物和羟乙基纤维素中均含有较多的羟基，可以与压裂液相互作用，形成醚键-羟基键合，起到润滑的作用，减少压裂液的堆积。此外，纤维素衍生物和羟乙基纤维素均具有良好的水溶性和增稠性，可以增加压裂液的粘度，在起到增强粘度的基础上有效防止压裂液堆积。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
本发明以下实施例所用：
纤维素采购自济南道融化工有限公司;
氢氧化铵采购自广东化工生产有限公司，CAS号:1336-21-6;
硝酸采购自广东化工生产有限公司，CAS号:7697-37-2;
羟乙基纤维素采购自廊坊天雅节能科技有限公司;
氯化聚丙烯树脂采购自万青化学科技有限公司。
本实施例中，防止物料堆积的压裂用化剂组成成分的质量百分比为:
纤维素: 25%;
氢氧化铵: 17%;
硝酸: 21%;
羟乙基纤维素: 20%;
氯化聚丙烯树脂: 17%。
压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡30min后，进行搅拌，搅拌40min，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，反应温度为3℃，搅拌60min后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，随后，置于烘箱中，90℃，4h，干燥后，研磨成粉末，粒径为20μm；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌30min，然后加入氯化聚丙烯树脂，200℃条件下，1800r/min搅拌40min后，得到测试样品1。
本实施例中，防止物料堆积的压裂用化剂组成成分的质量百分比为:
纤维素: 21%;
氢氧化铵: 17%;
硝酸: 25%;
羟乙基纤维素: 20%;
氯化聚丙烯树脂: 17%。
压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡30min后，进行搅拌，搅拌40min，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，反应温度为3℃，搅拌60min后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，随后，置于烘箱中，90℃，4h，干燥后，研磨成粉末，粒径为20μm；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌30min，然后加入氯化聚丙烯树脂，200℃条件下，1800r/min搅拌40min后，得到测试样品2。
本实施例中，防止物料堆积的压裂用化剂组成成分的质量百分比为:
纤维素: 28%;
氢氧化铵: 17%;
硝酸: 18%;
羟乙基纤维素: 20%;
氯化聚丙烯树脂: 17%。
压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡30min后，进行搅拌，搅拌40min，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，反应温度为3℃，搅拌60min后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，随后，置于烘箱中，90℃，4h，干燥后，研磨成粉末，粒径为20μm；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌30min，然后加入氯化聚丙烯树脂，200℃条件下，1800r/min搅拌40min后，得到测试样品3。
本实施例中，防止物料堆积的压裂用化剂组成成分的质量百分比为:
纤维素: 25%;
氢氧化铵: 17%;
硝酸: 21%;
羟乙基纤维素: 22%;
氯化聚丙烯树脂: 15%。
压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡30min后，进行搅拌，搅拌40min，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，反应温度为3℃，搅拌60min后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，随后，置于烘箱中，90℃，4h，干燥后，研磨成粉末，粒径为20μm；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌30min，然后加入氯化聚丙烯树脂，200℃条件下，1800r/min搅拌40min后，得到测试样品4。
本实施例中，防止物料堆积的压裂用化剂组成成分的质量百分比为:
纤维素: 25%;
氢氧化铵: 17%;
硝酸: 21%;
羟乙基纤维素: 18%;
氯化聚丙烯树脂: 19%。
压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡30min后，进行搅拌，搅拌40min，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，反应温度为3℃，搅拌60min后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，随后，置于烘箱中，90℃，4h，干燥后，研磨成粉末，粒径为20μm；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌30min，然后加入氯化聚丙烯树脂，200℃条件下，1800r/min搅拌40min后，得到测试样品5。
对比例1
采用与实施例1相同的配方和制备工艺，唯一不同之处在于，不添加羟乙基纤维素，获得测试样品6。
对比例2
采用与实施例1相同的配方和制备工艺，唯一不同之处在于，不添加氢氧化铵，获得测试样品7。
将获得的测试样品1-7投加至一吨压裂液中，记下物料投放初始时间和物料投放完全结束时的时间，测试结果如下表所示:
| 物料投加所需时间(min) | |
| 测试样品1 | 21 |
| 测试样品2 | 23 |
| 测试样品3 | 24 |
| 测试样品4 | 27 |
| 测试样品5 | 29 |
| 测试样品6 | 46 |
| 测试样品7 | 45 |
从上表数据可以看出，当添加的纤维素的含量过高或者过低时，均会对物料投加的时间产生影响，随着投加量的增加，投加时间随之减小，达到最短时间后，投加时间随着改性纤维素投加量的增加而增加。当羟乙基纤维素含量发生变化时，投加时间也发生变化，这是由于羟乙基纤维素也可以影响物料间的摩擦系数及粘度。因此，氢氧化铵和羟乙基纤维素的添加均会对压裂用稠化剂产生影响，进而对投加时间产生影响。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种防止物料堆积的压裂用稠化剂，其特征在于:其组成成分的质量百分比为:
纤维素: 18-30%;
氢氧化铵: 11-24%;
硝酸: 18-25%;
羟乙基纤维素: 18-22%;
氯化聚丙烯树脂: 10-30%；
所述的纤维素与氢氧化铵的质量比为1:0.46-1；所述的纤维素和氢氧化铵的质量之和与硝酸的质量比例为1:0.45-0.55。
2.一种如权利要求1所述的防止物料堆积的压裂用稠化剂的制备方法，其特征在于:所述压裂用稠化剂的制备方法如下:
S1:将纤维素泡入氢氧化铵中，浸泡一段时间后，进行搅拌，使纤维素充分地与氢氧化铵发生反应，得到纤维素衍生物；
S2:将纤维素衍生物浸泡于硝酸溶液中，控制反应温度，搅拌一段时间后取出，随后，用蒸馏水对其进行清洗，烘干，研磨成粉末；
S3:将上述粉末和羟乙基纤维素加入蒸馏水中，搅拌至溶解，然后加入氯化聚丙烯树脂，高温条件下，快速搅拌一段时间后，即可得到所需的压裂用稠化剂。
3.根据权利要求2所述的防止物料堆积的压裂用稠化剂的制备方法，其特征在于:所述的S1中的浸泡时间为20-40min，搅拌时间为40-60min。
4.根据权利要求2所述的防止物料堆积的压裂用稠化剂的制备方法，其特征在于:所述的S2中的反应温度为0-5℃，搅拌时间为30-80min。
5.根据权利要求2所述的防止物料堆积的压裂用稠化剂的制备方法，其特征在于:所述的S2中的烘干温度为80-95℃，烘干时间为3-5h。
6.根据权利要求2所述的防止物料堆积的压裂用稠化剂的制备方法，其特征在于:所述的S2中的研磨粒径为20-30μm。
7.根据权利要求2所述的防止物料堆积的压裂用稠化剂的制备方法，其特征在于:所述的S3中的搅拌时间为20-30min，温度为200-300℃，快速搅拌时间为40-50min，转速为1500-2000r/min。
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