RU2722804C1 - Thickener based on a cationic polymer, a method for production thereof and a heat-resistant fluid for hydraulic fracturing of a formation, obtained using it - Google Patents
Thickener based on a cationic polymer, a method for production thereof and a heat-resistant fluid for hydraulic fracturing of a formation, obtained using it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722804C1 RU2722804C1 RU2019130729A RU2019130729A RU2722804C1 RU 2722804 C1 RU2722804 C1 RU 2722804C1 RU 2019130729 A RU2019130729 A RU 2019130729A RU 2019130729 A RU2019130729 A RU 2019130729A RU 2722804 C1 RU2722804 C1 RU 2722804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thickener
- cationic
- dimethylamino
- benzyl
- reaction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/584—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 surfactants
-
- 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
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к загустителю на основе катионного полимера, способу его получения и термостойкой жидкости для гидроразрыва пласта, получаемой с его использованием, которые применяются в области разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений при кислотном разрыве пласта.The present invention relates to a thickener based on a cationic polymer, a method for its production and heat-resistant hydraulic fracturing fluid obtained with its use, which are used in the field of exploration and development of oil and gas fields during acid fracturing.
Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Начиная с 40-х годов 20 века разработка, усовершенствование и постоянное применение жидкостей для гидроразрыва пласта сформировали дисциплину, предусматривающую множество систем. Загустители жидкости для гидроразрыва пласта, используемые в настоящее время в Китае и за рубежом, в основном представляют собой растительные клеи и их производные, вязкоупругие поверхностно-активные вещества (VES) и синтетические полимеры. У растительных клеев и их производных лучше эффект сгущения, но они содержат относительно много нерастворимых в воде растительных волокон, а большое количество остатков после разрушения клея блокирует трещины гидроразрыва и непосредственно влияет на эффект гидроразрыва; химически модифицированный растительный клей обладает улучшенными свойствами, но его стоимость трудно контролировать в случае нестабильных цен на растительный клей. Система на основе VES и жидкости для гидроразрыва пласта не содержит нерастворимых в воде веществ, а разрушение клея является простым и происходит без остатков; в то же время она обладает такими преимуществами, как простота способа получения системы, отсутствие каких-либо других химических добавок и простота применения в работе; но система характеризуется использованием большого количества вязкоупругих поверхностно-активных веществ и, следовательно, высокими расходами, что ограничивает ее применение на нефтяных месторождениях.Since the 40s of the 20th century, the development, improvement, and continued use of hydraulic fracturing fluids have formed a discipline involving many systems. Hydraulic fracturing fluids currently used in China and abroad are mainly plant adhesives and their derivatives, viscoelastic surfactants (VES) and synthetic polymers. Plant adhesives and their derivatives have a better thickening effect, but they contain relatively many water-insoluble plant fibers, and a large amount of residue after the destruction of the adhesive blocks hydraulic fractures and directly affects the hydraulic fracturing effect; chemically modified vegetable glue has improved properties, but its cost is difficult to control in case of unstable prices for vegetable glue. The system based on VES and hydraulic fracturing fluid does not contain water-insoluble substances, and the destruction of glue is simple and occurs without residues; at the same time, it has such advantages as the simplicity of the method of obtaining the system, the absence of any other chemical additives and ease of use in the work; but the system is characterized by the use of a large number of viscoelastic surfactants and, therefore, high costs, which limits its use in oil fields.
Синтетические полимеры характеризуются отсутствием нерастворимых в воде веществ, хорошей вязкоупругостью и тиксотропностью, а также низким расходом, поэтому существуют большие возможности для развития. В 2008 году Чень Фу и др. ввели в полиакриламид функциональный мономер N-алкилакриламид и жесткий N-винилпирролидон, получили термостойкий сдвигоустойчивый загуститель и оптимизировали состав ANN для жидкости для гидроразрыва пласта (周成裕，陈馥，黄磊光，等.一种高温抗剪切聚合物压裂液的研制J]•钻井液与完井液，2008,25(1):67-78). Система на основе ANN и жидкости для гидроразрыва пласта заметно улучшает термостойкость и сопротивление сдвигу традиционных жидкостей для гидроразрыва пласта на основе синтетических полимеров и в то же время обладает такими преимуществами, как хорошая стабилизация глины и небольшое количество остатков, но может использоваться только в пластах при температуре приблизительно 100°C. В 2017 году Ду Дайцзюнь ввел в полиакриламид функциональный мономер модифицированного винилом β-циклодекстрина и N-фенетилметакриламида и получил загуститель жидкости для гидроразрыва пласта, обладающий надмолекулярной самоорганизующейся структурой, способный обеспечить вязкость системы с большим количеством жидкости для гидроразрыва пласта, стабильно составляющую 124,90 мПа⋅с и 60,54 мПа⋅с после сдвига в течение 120 мин при температуре 90°С и 118°С и скорости сдвига 170 с-1 (杜代军，超分子自组装压裂液稠化剂的研制与性能评价[D]，西南石油大学，2017). Таким образом, современные синтетические полимеры обладают хорошими растворимостью в воде, сгущаемостью, вязкоупругостью и разжижением при сдвиге, но их термостойкость и сопротивление сдвигу требуют дальнейшего улучшения.Synthetic polymers are characterized by the absence of water-insoluble substances, good viscoelasticity and thixotropy, as well as low consumption, so there are great opportunities for development. In 2008, Chen Fu et al. Introduced the functional monomer N-alkyl acrylamide and hard N-vinyl pyrrolidone into polyacrylamide, obtained a heat-resistant shear-resistant thickener and optimized the ANN composition for hydraulic fracturing fluid (周成裕 ， 陈 馥 ， 黄磊光 ，. 一种 高温 抗 抗剪切 聚合物 压裂 液 的 研制 J] • 钻井液 与 完井 液 ， 2008.25 (1): 67-78). A system based on ANN and hydraulic fracturing fluid significantly improves the heat and shear resistance of conventional synthetic polymer based hydraulic fracturing fluids and at the same time has the advantages of good clay stabilization and a small amount of residue, but can only be used in formations at a temperature approximately 100 ° C. In 2017, Du Daijun introduced into the polyacrylamide a functional monomer of vinyl-modified β-cyclodextrin and N-phenethylmethacrylamide and obtained a thickener for hydraulic fracturing, having a supramolecular self-organizing structure, capable of providing a viscosity of the system with a large amount of hydraulic fracturing fluid, stably constituting 124.90 ⋅ s and 60.54 mPa⋅s after shear for 120 min at a temperature of 90 ° C and 118 ° C and a shear rate of 170 s -1 (杜 代 军 ， 超 分子 自 组装 压裂 液 稠 化 剂 的 研制 与 性能 评价 [ D] ， 西南 石油 大学 ， 2017). Thus, modern synthetic polymers have good water solubility, thickening, viscoelasticity and shear thinning, but their heat resistance and shear resistance require further improvement.
Суть изобретенияThe essence of the invention
Задачей настоящего изобретения является предоставление загустителя на основе катионного полимера, при этом загуститель на основе полимера характеризуется хорошей растворимостью в воде, сгущаемостью, вязкоупругостью и разжижением при сдвиге, а также термостойкостью и сопротивлением сдвигу и преодолевает недостатки аналогов, известных из предшествующего уровня техники.An object of the present invention is to provide a cationic polymer-based thickener, wherein the polymer-based thickener is characterized by good water solubility, thickening, viscoelasticity and shear thinning, as well as heat resistance and shear resistance, and overcomes the disadvantages of analogues known from the prior art.
Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление способа получения вышеуказанного загустителя на основе катионного полимера, при этом способ основан на надежных принципах и характеризуется простотой применения, мягкими условиями реакции, легким контролем, высоким выходом продукта и хорошей стабильностью.Another objective of the present invention is the provision of a method of obtaining the above thickener based on a cationic polymer, the method is based on reliable principles and is characterized by ease of use, mild reaction conditions, easy control, high yield and good stability.
Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление термостойкой жидкости для гидроразрыва пласта, получаемой с использованием вышеуказанного загустителя на основе катионного полимера; жидкость для гидроразрыва пласта в полной мере проявляет способность и загустителя на основе катионного полимера, и анионного поверхностно-активного вещества, обладает усиленными свойствами сгущаемости, стабильностью, термостойкостью, а также солеустойчивостью и, как ожидается, будет использоваться для подкисления при гидроразрыве на нефтяных и газовых месторождениях, поэтому имеет широкие перспективы на рынке.Another objective of the present invention is the provision of heat-resistant hydraulic fracturing fluid obtained using the above thickener based on a cationic polymer; hydraulic fracturing fluid fully demonstrates the ability of both a cationic polymer thickener and anionic surfactant, has enhanced thickening properties, stability, heat resistance, and salt tolerance and is expected to be used for acidification in hydraulic fracturing for oil and gas deposits, therefore, has broad prospects in the market.
В целях реализации вышеуказанных технических задач в настоящем изобретении используются следующие технические решения.In order to implement the above technical problems in the present invention uses the following technical solutions.
Загуститель на основе катионного полимера, имеющий следующую структуру:A cationic polymer thickener having the following structure:
где х и y представляют собой доли в процентах структурных звеньев мономеров, при этом х составляет 70–99,95%, y составляет 0,05–30%; m равно 6, 10, 12 или 14.where x and y are fractions in percent of the structural units of the monomers, while x is 70–99.95%, y is 0.05–30%; m is 6, 10, 12 or 14.
Средневязкостная молекулярная масса указанного загустителя на основе катионного полимера составляет 1–6 миллионов.The viscosity average molecular weight of the specified thickener based on cationic polymer is 1-6 million.
Способ получения указанного загустителя на основе катионного полимера включает следующие этапы.A method of obtaining the specified thickener based on a cationic polymer includes the following steps.
(1) Получение катионного мономера DTCM:(1) Obtaining a cationic monomer DTCM:
1) используя метанол в качестве растворителя, N,N-диметил-1,3-пропандиамин и эквимолярное количество бензальдегида нагревают с обратным холодильником при 70°C в течение 2–12 ч; посредством ледяной бани температуру реакционной системы понижают до 0–5°C; неоднократно добавляют борогидрид натрия в малых количествах, при этом молярное отношение N,N-диметил-1,3-пропандиамина к борогидриду натрия составляет 1:1,1–1,5; после добавления реакцию проводят при комнатной температуре в течение ночи; реакцию гасят, добавляя воду; после экстракции метиленхлоридом органическую фазу высушивают с использованием безводного сульфата натрия и затем растворитель удаляют ротационным испарением с получением N1-бензил-N3,N3-диметиламино-1,3-пропандиамина;1) using methanol as a solvent, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine and an equimolar amount of benzaldehyde are heated under reflux at 70 ° C for 2-12 hours; by means of an ice bath, the temperature of the reaction system is lowered to 0–5 ° C; sodium borohydride is repeatedly added in small quantities, while the molar ratio of N, N-dimethyl-1,3-propanediamine to sodium borohydride is 1: 1.1–1.5; after addition, the reaction is carried out at room temperature overnight; quench the reaction by adding water; after extraction with methylene chloride, the organic phase is dried using anhydrous sodium sulfate, and then the solvent is removed by rotary evaporation to obtain N 1 -benzyl-N 3 , N 3 -dimethylamino-1,3-propanediamine;
2) в трехгорлую колбу добавляют метиленхлорид, N1-бензил-N3,N3-диметиламино-1,3-пропандиамин и 20 вес. % водного раствора NaOH; посредством ледяной бани температуру реакционной системы понижают до 5°C или ниже; медленно добавляют по каплям акрилоилхлорид, при этом молярное отношение N1-бензил-N3,N3-диметиламино-1,3-пропандиамина к акрилоилхлориду составляет 1:1,1–1,2; температуру повышают до комнатной температуры; реакцию проводят 2–12 ч; отделяют жидкость и промывают органическую фазу дистиллированной водой до нейтральной реакции, затем сушат и подвергают ротационному испарению с получением N-бензил-N-(3-(диметиламино)пропил)акриламида;2) methylene chloride, N 1 -benzyl-N 3 , N 3 -dimethylamino-1,3-propanediamine and 20 weight were added to a three-necked flask. % aqueous NaOH solution; by means of an ice bath, the temperature of the reaction system is lowered to 5 ° C or lower; acryloyl chloride is slowly added dropwise, while the molar ratio of N 1 -benzyl-N 3 , N 3 -dimethylamino-1,3-propanediamine to acryloyl chloride is 1: 1.1–1.2; the temperature is raised to room temperature; the reaction is carried out for 2-12 hours; the liquid is separated and the organic phase is washed with distilled water until neutral, then dried and rotationally evaporated to give N-benzyl-N- (3- (dimethylamino) propyl) acrylamide;
3) используя ацетон в качестве растворителя, N-бензил-N-(3-(диметиламино)пропил)акриламид смешивают с бромалканом в молярном отношении 1:1,05-1,2 и нагревают с обратным холодильником при 50–60°С в течение 36 ч; после завершения реакции растворитель удаляют с получением катионного мономера DTCM.3) using acetone as a solvent, N-benzyl-N- (3- (dimethylamino) propyl) acrylamide is mixed with bromoalkane in a molar ratio of 1: 1.05-1.2 and heated under reflux at 50-60 ° C in for 36 hours; after completion of the reaction, the solvent is removed to obtain the cationic monomer DTCM.
Схема реакции следующая:The reaction scheme is as follows:
(2) Получение загустителя на основе катионного полимера:(2) Obtaining a thickener based on a cationic polymer:
1) в дистиллированную воду добавляют акриламид и катионный мономер DTCM; перемешивают до тех пор, пока раствор не станет прозрачным, при этом доля в процентах задействованных в реакции мономеров от общего веса составляет 10–30 вес. %, где акриламид составляет 9,9–25 вес. %, а DTCM составляет 0,1–5 вес. %;1) acrylamide and the cationic monomer DTCM are added to distilled water; mix until the solution becomes clear, while the percentage in the monomers involved in the reaction of the total weight is 10-30 weight. %, where acrylamide is 9.9-25 weight. %, and DTCM is 0.1-5 weight. %;
2) растворенный кислород в воде удаляют путем пропускания азота в течение 15 мин;2) dissolved oxygen in water is removed by passing nitrogen for 15 minutes;
3) добавляют инициатор в виде азобисизобутиламидингидрохлорида и помещают в устройство для фотоинициации на 3–5 ч с получением прозрачного коллоида, который представляет собой загуститель на основе катионного полимера CHAP.3) add the initiator in the form of azobisisobutylaminohydrochloride and place in a photoinitiation device for 3-5 hours to obtain a transparent colloid, which is a thickener based on the cationic CHAP polymer.
Термостойкая жидкость для гидроразрыва пласта, полученная с использованием указанного загустителя на основе катионного полимера, в процентах по весу состоит из 0,5–1% загустителя на основе катионного полимера, 0,02–0,5% анионного поверхностно-активного вещества, тогда как остальное представляет собой воду.The heat-resistant hydraulic fracturing fluid obtained using the specified thickener based on a cationic polymer, as a percentage by weight, consists of 0.5–1% thickener based on a cationic polymer, 0.02–0.5% anionic surfactant, whereas the rest is water.
Указанное анионное поверхностно-активное вещество представляет собой лаурилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, лауретсульфат натрия или их смесь.Said anionic surfactant is sodium lauryl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium laureth sulfate, or a mixture thereof.
Вышеуказанный загуститель на основе катионного полимера является как полимером, так и высокомолекулярным поверхностно-активным веществом и совмещает в себе преимущества обычного загустителя жидкости для гидроразрыва пласта на водной основе и загустителя жидкости для гидроразрыва пласта на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества. В случае небольшого количества он имеет определенную базовую вязкость раствора, что способствует транспортировке жидкости для гидроразрыва пласта в трубопроводе; при повторном добавлении определенного анионного поверхностно-активного вещества может происходить физическое сшивание, и вязкость раствора значительно увеличивается; по сравнению с химическим сшиванием способ разрушения клея с физическим сшиванием более простой, а разрушение клея является более полным, поэтому остатка мало и уровень вреда от него незначительный.The above cationic polymer-based viscosifier is both a polymer and a high molecular weight surfactant and combines the advantages of a conventional water-based fracturing fluid thickener and a viscous-elastic surfactant hydraulic fracturing fluid thickener. In the case of a small amount, it has a certain basic viscosity of the solution, which facilitates the transportation of hydraulic fracturing fluid in the pipeline; when re-adding a certain anionic surfactant, physical crosslinking can occur, and the viscosity of the solution increases significantly; Compared to chemical crosslinking, the method of breaking down the adhesive with physical crosslinking is simpler, and the breaking of the adhesive is more complete, therefore there is little residue and the level of harm from it is negligible.
По сравнению с аналогами, известными из предшествующего уровня техники, настоящее изобретение характеризуется следующими полезными эффектами:Compared with analogues known from the prior art, the present invention is characterized by the following beneficial effects:
(1) способ получения катионного загустителя простой, выход продукции высокий;(1) the method for producing the cationic thickener is simple, the yield is high;
(2) расход катионного загустителя небольшой, относительная себестоимость низкая;(2) the consumption of cationic thickener is small, the relative cost is low;
(3) чистую жидкость для гидроразрыва пласта, для получения которой используют катионный загуститель, в течение 2 ч подвергают сдвигу при температуре 150°C и скорости сдвига 170 с-1, но при этом ее вязкость остается на уровне 200 мПа⋅с или выше и она имеет хорошие характеристики термостойкости.(3) a clean hydraulic fracturing fluid, for which a cationic thickener is used, is sheared for 2 hours at a temperature of 150 ° C and a shear rate of 170 s -1 , but its viscosity remains at 200 mPa⋅s or higher and It has good heat resistance characteristics.
Описание прилагаемых графических материаловDescription of attached graphic materials
На фиг. 1 представлен график с ЯМР-спектрами катионного мономера DTCM-12.In FIG. 1 shows a graph with NMR spectra of the cationic monomer DTCM-12.
На фиг. 2 представлен график с ЯМР-спектрами катионного загустителя CHAP.In FIG. 2 is a graph with NMR spectra of a cationic CHAP thickener.
На фиг. 3 представлена реологическая кривая жидкости для гидроразрыва пласта, полученной с применением 0,8% катионного загустителя CHAP-1 и 0,025% лаурилсульфата натрия.In FIG. Figure 3 shows the rheological curve of the fracturing fluid obtained using 0.8% cationic thickener CHAP-1 and 0.025% sodium lauryl sulfate.
На фиг. 4 представлена реологическая кривая жидкости для гидроразрыва пласта, полученной с применением 0,6% катионного загустителя CHAP-1 и 0,06% лаурилсульфата натрия.In FIG. Figure 4 shows the rheological curve of the fracturing fluid obtained using 0.6% cationic thickener CHAP-1 and 0.06% sodium lauryl sulfate.
На фиг. 5 представлена реологическая кривая жидкости для гидроразрыва пласта, полученной с применением 0,8% катионного загустителя CHAP-2 и 0,2% додецилбензолсульфоната натрия.In FIG. 5 shows a rheological curve of a fracturing fluid obtained using 0.8% cationic thickener CHAP-2 and 0.2% sodium dodecylbenzenesulfonate.
На фиг. 6 представлена реологическая кривая жидкости для гидроразрыва пласта, полученной с применением 0,6% катионного загустителя CHAP-2 и 0,2% додецилбензолсульфоната натрия.In FIG. Figure 6 shows the rheological curve of the fracturing fluid obtained using 0.6% cationic thickener CHAP-2 and 0.2% sodium dodecylbenzenesulfonate.
Конкретные способы осуществленияSpecific Implementation Methods
Чтобы специалистам в данной области техники было легче понять настоящее изобретение, настоящее изобретение дополнительно описано ниже с помощью примеров и со ссылками на прилагаемые графические материалы. Тем не менее следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничивается конкретными способами осуществления, и изменения, предложенные специалистами в данной области техники, входят в объем защиты настоящего изобретения, если они находятся в пределах его сущности и объема, определенных и установленных на основании прилагаемой формулы изобретения.In order to make it easier for those skilled in the art to understand the present invention, the present invention is further described below by way of examples and with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the scope of the present invention is not limited to specific methods of implementation, and changes proposed by specialists in this field of technology are included in the scope of protection of the present invention, if they are within its essence and scope, defined and established on the basis of the attached formula inventions.
Получения загустителя на основе катионного полимера и термостойкой жидкости для гидроразрыва пластаObtaining a thickener based on cationic polymer and heat-resistant hydraulic fracturing fluid
Пример осуществления 1An example of
Используя метанол в качестве растворителя, N,N-диметил-1,3-пропандиамин и эквимолярное количество бензальдегида нагревали с обратным холодильником при 70°C в течение 2 ч; посредством ледяной бани понижали температуру до 0–5°C; в малых количествах неоднократно добавляли 1,5 молярного эквивалента NaBH4; после добавления реакцию проводили при комнатной температуре в течение ночи; реакцию гасили добавлением определенного количества воды; экстрагировали метиленхлоридом; собирали органическую фазу и сушили ее с использованием безводного сульфата натрия; удаляли растворитель ротационным испарением с получением N1-бензил-N3,N3-диметиламино-1,3-пропандиамина; в трехгорлую колбу объемом 250 мл добавляли метиленхлорид (50 мл), N1-бензил-N3,N3-диметиламино-1,3-пропандиамин (6,0 г, 31,2 ммоль) и 20 вес. % NaOH (20 мл); посредством ледяной бани температуру понижали до 5°С или ниже; с помощью капельной воронки с постоянным давлением медленно добавляли по каплям акрилоилхлорид (34,3 ммоль); смесь нагревали до комнатной температуры и проводили реакцию в течение 6 ч. После завершения реакции посредством делительной воронки отделяли жидкость; органическую фазу промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции, сушили с использованием безводного сульфата натрия; органическую фазу высушивали ротационным испарением с получением N-бензил-N-(3-(диметиламино)пропил)акриламида; 5,0 г N-бензил-N-(3-(диметиламино)пропил)акриламида, 7,0 г 1-бромдодекана и 50 мл ацетона смешивали в одногорлой колбе объемом 250 мл; при 55°C реакционную смесь нагревали с обратным холодильником в течение 36 ч. Удаляли растворитель с получением вязкой жидкости DTCM-12.Using methanol as a solvent, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine and an equimolar amount of benzaldehyde were heated at reflux at 70 ° C for 2 hours; by means of an ice bath, the temperature was lowered to 0–5 ° C; in small quantities, 1.5 molar equivalents of NaBH 4 were repeatedly added; after addition, the reaction was carried out at room temperature overnight; the reaction was quenched by adding a certain amount of water; extracted with methylene chloride; the organic phase was collected and dried using anhydrous sodium sulfate; the solvent was removed by rotary evaporation to obtain N 1 -benzyl-N 3 , N 3 -dimethylamino-1,3-propanediamine; methylene chloride (50 ml), N 1 -benzyl-N 3 , N 3 -dimethylamino-1,3-propanediamine (6.0 g, 31.2 mmol) and 20 weight were added to a 250 ml three-necked flask. % NaOH (20 ml); by means of an ice bath, the temperature was lowered to 5 ° C or lower; Acryloyl chloride (34.3 mmol) was slowly added dropwise using a dropping funnel with constant pressure; the mixture was warmed to room temperature and the reaction was carried out for 6 hours. After completion of the reaction, a liquid was separated by a separatory funnel; the organic phase was washed with distilled water until neutral, dried using anhydrous sodium sulfate; the organic phase was dried by rotary evaporation to obtain N-benzyl-N- (3- (dimethylamino) propyl) acrylamide; 5.0 g of N-benzyl-N- (3- (dimethylamino) propyl) acrylamide, 7.0 g of 1-bromododecane and 50 ml of acetone were mixed in a 250 ml one-necked flask; at 55 ° C, the reaction mixture was refluxed for 36 hours. The solvent was removed to obtain a viscous liquid DTCM-12.
Взвешивали 9,9 г акриламида и 0,1 г DTCM-12; добавляли определенное количество дистиллированной воды с доведением массы раствора до 50 г; размешивали, пока раствор не стал прозрачным; пропускали азот в течение 15 мин с удалением растворенного кислорода в воде; добавляли инициатор в виде азобисизобутиламидингидрохлорида (0,2 вес. % от общего веса мономеров) и помещали в устройство для фотоинициации на 4 часа для проведения реакции с получением катионного загустителя CHAP-1.9.9 g of acrylamide and 0.1 g of DTCM-12 were weighed; a certain amount of distilled water was added to bring the mass of the solution to 50 g; stirred until the solution became clear; nitrogen was passed for 15 minutes to remove dissolved oxygen in water; the initiator was added in the form of azobisisobutylaminohydrochloride (0.2 wt.% of the total weight of the monomers) and placed in a photoinitiator for 4 hours to carry out the reaction to obtain a cationic thickener CHAP-1.
На фиг. 3 и 4 показаны реологические свойства жидкостей для гидроразрыва пласта, полученных с применением 0,8% катионного загустителя CHAP-1 + 0,025% лаурилсульфата натрия и 0,6% катионного загустителя CHAP-1 + 0,06% лаурилсульфата натрия соответственно, при 130°C и 170 с-1. После двухчасового сдвига вязкость остается на уровне соответственно 90 мПа⋅с и 50 мПа⋅с или выше и может соответствовать требованиям строительства на месте; испытания со статической суспензией не показали явного осаждения в течение 2 ч; клей разрушали 300% стандартной пластовой водой; вязкость жидкости для разрушения клея составляла соответственно 2,0 мПа⋅с и 1,6 мПа⋅с.In FIG. Figures 3 and 4 show the rheological properties of fracturing fluids obtained using 0.8% cationic thickener CHAP-1 + 0.025% sodium lauryl sulfate and 0.6% cationic thickener CHAP-1 + 0.06% sodium lauryl sulfate, respectively, at 130 ° C and 170 s -1 . After a two-hour shift, the viscosity remains at 90 mPa⋅s and 50 mPa⋅s or higher, respectively, and can meet the requirements of on-site construction; tests with a static suspension showed no obvious precipitation for 2 hours; glue was destroyed 300% with standard produced water; the viscosity of the liquid for the destruction of the adhesive was 2.0 MPa⋅s and 1.6 MPa⋅s, respectively.
Пример осуществления 2An example of
Взвешивали 9,8 г акриламида и 0,2 г DTCM-12 (изготовленного согласно примеру осуществления 1); затем добавляли определенное количество дистиллированной воды с доведением массы раствора до 50 г; размешивали, пока раствор не стал прозрачным; пропускали азот в течение 15 мин с удалением растворенного кислорода в воде; добавляли инициатор в виде азобисизобутиламидингидрохлорида (0,2 вес. % от общего веса мономеров) и помещали в устройство для фотоинициации на 4 часа для проведения реакции с получением катионного загустителя CHAP-2.9.8 g of acrylamide and 0.2 g of DTCM-12 (manufactured according to embodiment 1) were weighed; then a certain amount of distilled water was added to bring the mass of the solution to 50 g; stirred until the solution became clear; nitrogen was passed for 15 minutes to remove dissolved oxygen in water; the initiator was added in the form of azobisisobutylamidine hydrochloride (0.2 wt.% of the total weight of the monomers) and placed in a photoinitiator for 4 hours to carry out the reaction to obtain a cationic thickener CHAP-2.
На фиг. 5 и 6 показаны реологические свойства жидкостей для гидроразрыва пласта, полученных с применением 0,8% катионного загустителя CHAP-2 + 0,2% додецилбензолсульфоната натрия и 0,6% катионного загустителя CHAP-2 + 0,2% додецилбензолсульфоната натрия соответственно, при 150°C и 170 с-1. После двухчасового сдвига вязкость остается на уровне соответственно 200 мПа⋅с и 70 мПа⋅с или выше и может соответствовать требованиям строительства на месте; испытания со статической суспензией не показали явного осаждения в течение 2 ч; клей разрушали 300% стандартной пластовой водой; вязкость жидкости для разрушения клея составляла соответственно 2,3 мПа⋅с и 1,9 мПа⋅с.In FIG. Figures 5 and 6 show the rheological properties of hydraulic fracturing fluids obtained using 0.8% cationic thickener CHAP-2 + 0.2% sodium dodecylbenzenesulfonate and 0.6% cationic thickener CHAP-2 + 0.2% sodium dodecylbenzenesulfonate, respectively, at 150 ° C and 170 s -1 . After a two-hour shift, the viscosity remains at 200 mPa⋅s and 70 mPa⋅s or higher, respectively, and can meet on-site construction requirements; tests with a static suspension showed no obvious precipitation for 2 hours; glue was destroyed 300% with standard produced water; the viscosity of the liquid for the destruction of the adhesive was respectively 2.3 MPa · s and 1.9 MPa · s.
Структурные характеристикиStructural characteristics
На графике с ЯМР-спектрами катионного мономера DTCM-12, как показано на фиг. 1: 1H-ЯМР (400 МГц, хлороформ-d) δ 7,42–7,12 (m, 5H), 6,61 (d, 1H), 6,37 (d, 1H), 5,71 (d, 1H), 4,75 (d, 2H), 3,52 (d, 2H), 3,42 (d, 2H), 3,30 (d, 6H), 3,23–3,07 (m, 2H), 2,17–1,99 (m, 2H), 1,70–1,58 (m, 2H), 1,26 (s, 18H), 0,88 (t, 3H), из чего можно понять, что DTCM-12 был успешно получен.In the NMR spectra of the cationic monomer DTCM-12, as shown in FIG. 1: 1 H-NMR (400 MHz, chloroform-d) δ 7.42–7.12 (m, 5H), 6.61 (d, 1H), 6.37 (d, 1H), 5.71 ( d, 1H), 4.75 (d, 2H), 3.52 (d, 2H), 3.42 (d, 2H), 3.30 (d, 6H), 3.23–3.07 (m , 2H), 2.17–1.99 (m, 2H), 1.70–1.58 (m, 2H), 1.26 (s, 18H), 0.88 (t, 3H), of which it can be understood that the DTCM-12 was successfully received.
На графике с ЯМР-спектрами катионного загустителя CHAP, как показано на фиг. 2: 1H-ЯМР (400 МГц, D2O) δ 0,89 соответствует метильной группе в длинной цепи гидрофобной алкильной группы DTCM-12; 1,26 соответствует метиленовой группе в длинной цепи гидрофобной алкильной группы DTCM-12; 1,51 соответствует метиновой группе основной цепи молекулы; 2,15 соответствует метиленовой группе основной цепи молекулы; 6,90–7,25 соответствует бензольному кольцу DTCM-12; на основании этого можно утверждать, что целевой полимер был успешно синтезирован.In the NMR spectra of the cationic CHAP thickener, as shown in FIG. 2: 1 H-NMR (400 MHz, D 2 O) δ 0.89 corresponds to the methyl group in the long chain of the hydrophobic alkyl group DTCM-12; 1.26 corresponds to the methylene group in the long chain of the hydrophobic alkyl group of DTCM-12; 1.51 corresponds to the methine group of the main chain of the molecule; 2.15 corresponds to the methylene group of the main chain of the molecule; 6.90–7.25 corresponds to the DTCM-12 benzene ring; Based on this, it can be argued that the target polymer was successfully synthesized.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910497386.4 | 2019-06-10 | ||
| CN201910497386.4A CN110183573B (en) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Cationic polymer thickener, preparation method and application in high-temperature-resistant fracturing fluid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722804C1 true RU2722804C1 (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=67721051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019130729A RU2722804C1 (en) | 2019-06-10 | 2019-09-30 | Thickener based on a cationic polymer, a method for production thereof and a heat-resistant fluid for hydraulic fracturing of a formation, obtained using it |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110183573B (en) |
| RU (1) | RU2722804C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115260414B (en) * | 2022-08-03 | 2024-02-06 | 山东诺尔生物科技有限公司 | Modified polyacrylamide acid thickener and preparation method thereof |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114195927B (en) * | 2020-09-18 | 2023-08-22 | 中国石油天然气集团有限公司 | Thickening agent, composition for forming thickening agent, emulsion polymer, fracturing fluid system and application of fracturing fluid system |
| CN115160493B (en) * | 2021-08-13 | 2023-07-25 | 四川川庆井下科技有限公司 | Modified polyacrylamide and supermolecule fracturing fluid for improving viscoelasticity and temperature resistance of fracturing fluid and preparation method of modified polyacrylamide and supermolecule fracturing fluid |
| CN114106239A (en) * | 2021-12-02 | 2022-03-01 | 南通博亿化工有限公司 | Temperature-resistant and salt-resistant fracturing fluid thickening agent and preparation method thereof |
| CN117106430B (en) * | 2023-10-18 | 2024-01-23 | 西南石油大学 | Profile control and flooding system suitable for strong heterogeneous oil reservoir and application |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005549A2 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Kaspar Walter Gmbh & Co. Kg | Clamping device for printing cylinder |
| WO2009058590A2 (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Rhodia Inc. | Addition of nonionic surfactants to water soluble block copolymers to increase the stability of the copolymer in aqueous solutions containing salt and/or surfactants |
| EA014364B1 (en) * | 2004-06-02 | 2010-10-29 | Родиа Инк. | Viscoelastic fluid (variants) and a method of fracturing a subterranean formation using thereof |
| WO2013150203A1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | S.P.C.M. Sa | New aqueous fracturing fluid composition and fracturing method implementing the fluid |
| WO2013155307A2 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Baker Hughes Incorporated | Method of increasing the permeability of a subterranean formation by creating a multiple fracture network |
| WO2016085710A1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | Schlumberger Canada Limited | Well treatment |
| RU2016147033A (en) * | 2016-11-30 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | VISCOELASTIC BASIS OF A LIQUID FOR HYDRAULIC BREAKING OF A PETROLEUM AND A METHOD FOR ITS PRODUCTION |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102702424B (en) * | 2012-05-25 | 2013-05-29 | 西南石油大学 | Zwitterionic polymer, preparation method of zwitterionic polymer and application in hydrochloric acid-base fracturing fluid |
| CN104177534B (en) * | 2014-08-04 | 2016-08-17 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | A kind of cationic polymer thickening agent, fracturing fluid and preparation method thereof |
| CN104449643B (en) * | 2014-10-31 | 2018-03-13 | 中国石油天然气股份有限公司 | Oil field fracturing fluid heat-resistant polymer thickening agent and preparation method and application |
| CN107022050B (en) * | 2017-05-16 | 2018-02-06 | 西南石油大学 | A kind of sulphonate betaine type hydrophobic associated polymer and preparation method thereof |
-
2019
- 2019-06-10 CN CN201910497386.4A patent/CN110183573B/en active Active
- 2019-09-30 RU RU2019130729A patent/RU2722804C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA014364B1 (en) * | 2004-06-02 | 2010-10-29 | Родиа Инк. | Viscoelastic fluid (variants) and a method of fracturing a subterranean formation using thereof |
| WO2006005549A2 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Kaspar Walter Gmbh & Co. Kg | Clamping device for printing cylinder |
| WO2009058590A2 (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Rhodia Inc. | Addition of nonionic surfactants to water soluble block copolymers to increase the stability of the copolymer in aqueous solutions containing salt and/or surfactants |
| WO2013150203A1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | S.P.C.M. Sa | New aqueous fracturing fluid composition and fracturing method implementing the fluid |
| WO2013155307A2 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Baker Hughes Incorporated | Method of increasing the permeability of a subterranean formation by creating a multiple fracture network |
| WO2016085710A1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | Schlumberger Canada Limited | Well treatment |
| RU2016147033A (en) * | 2016-11-30 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | VISCOELASTIC BASIS OF A LIQUID FOR HYDRAULIC BREAKING OF A PETROLEUM AND A METHOD FOR ITS PRODUCTION |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115260414B (en) * | 2022-08-03 | 2024-02-06 | 山东诺尔生物科技有限公司 | Modified polyacrylamide acid thickener and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110183573A (en) | 2019-08-30 |
| CN110183573B (en) | 2019-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2722804C1 (en) | Thickener based on a cationic polymer, a method for production thereof and a heat-resistant fluid for hydraulic fracturing of a formation, obtained using it | |
| CN104178102B (en) | Cross-linkable high-temperature-resistant residue-free multi-component copolymerization type fracturing fluid and preparation method thereof | |
| CN102352232B (en) | Temperature-resistant and salt-resistant polymer clean fracturing fluid thickening agent and preparation method thereof | |
| CN101235283A (en) | Method for preparing amphiprotic polyacrylamide oil field compression fracture thickening agent | |
| CN110655612B (en) | Hydrophobically associating polymer, preparation method thereof and application of hydrophobically associating polymer in high-temperature-resistant fracturing fluid | |
| Ma et al. | Synthesis and properties of hydrophobically associating polymer fracturing fluid | |
| CN103819609A (en) | Low-friction-resistance high-temperature-resistant gelled acid and preparation method thereof | |
| CN103275270A (en) | Method for preparing fluorocarbon-modified polyacrylamide by using soap-free emulsion method | |
| Shao et al. | High performance hydrophobic associated polymer for fracturing fluids with low-dosage | |
| CN111234097A (en) | Salt-tolerant quinary hydrophobic association polymer and preparation method and application thereof | |
| CN104277801A (en) | Anti-high-temperature emulsion tackifier for water-based drilling fluid and preparation method of tackifier | |
| CN113667072A (en) | Preparation method and application of salt-tolerant hydrophobic polymer | |
| CN102492067B (en) | Preparation method of low-molecular-weight ammonium polyacrylate | |
| Wan et al. | Synthesis and solution properties of hydrophobically associative polyacrylamides by microemulsion polymerization | |
| US20230203227A1 (en) | Supramolecular star-shaped polymer with beta-cd as core and preparation method | |
| CN104893313A (en) | Crude oil viscosity reducer and preparation method thereof | |
| CN112745454B (en) | Thickener for high-temperature deep well acidification and preparation method thereof | |
| Zheng et al. | Preparation and rheological properties of acrylamide-based penta-polymer for ultra-high temperature fracturing fluid | |
| CN107163184B (en) | High-temperature-resistant shear-promoting agent for solid-free drilling fluid and preparation method thereof | |
| CN115991846B (en) | Clean residue-free acid liquor thickener and preparation method thereof | |
| CN107235865B (en) | Hydrophobic monomer, high molecular polymer and its preparation method and application | |
| CN116003230A (en) | Hydrophobic association polymer and preparation method thereof | |
| Zhong et al. | Rheologic properties of a water-soluble terpolymer with vinyl biphenyl | |
| CN117467087A (en) | Thermosensitive polymer for fracturing fluid and preparation method and application thereof | |
| CN111320977A (en) | Clean slick water of supermolecule multipolymer type |