專利名稱：壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑及其制備方法，屬油田用水溶性高分子材料合成類制備方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:壓裂的目的是將儲(chǔ)層壓出裂縫，從而增產(chǎn)。壓裂時(shí)所用的壓裂液必須具有高粘度、高抗剪切性、高強(qiáng)的攜沙性和破膠無(wú)殘?jiān)沫h(huán)保性等特點(diǎn)。高粘度以便其造縫，只有高粘度才能使裂縫達(dá)到所需的寬度和深度。稠化劑是水基壓裂液中的主要添加劑，用以提高壓裂液的粘度，降低壓裂液濾失，懸浮和攜帶支撐劑，其性能好壞對(duì)壓裂液綜合性能、壓裂施工效果都有著重要影響。隨著石油開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展和開(kāi)采難度的增加，如在高溫深井、礦化度高等環(huán)境中，人們對(duì)壓裂液稠化劑提出更新更高的要求。目前使用的稠化劑原料有植物膠及其衍生物、纖維素衍生物、生物聚多糖、合成聚合物，常用的是瓜膠、羥丙基瓜膠、香豆膠等。一般合成聚合物有聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺等，這些聚合物是可以通過(guò)控制合成條件，改變聚合物性質(zhì)，滿足施工需要，降阻性能好，但存在的問(wèn)題是耐剪切性差、耐鹽性差、殘膠吸附堵塞嚴(yán)重。因此上述兩種合成聚合物沒(méi)有得到大量應(yīng)用。近年來(lái)，出現(xiàn)的低聚物壓裂液其性能彌補(bǔ)了一般聚合物的缺點(diǎn)，但是低聚物存在的缺點(diǎn)是不能夠耐超高溫，一般可以滿足90 120°C的溫度下使用，而對(duì)于一些超過(guò)150°C的高溫井來(lái)說(shuō)，低聚物和胍膠這兩種產(chǎn)品就不再適用，所以研發(fā)耐高溫同時(shí)兼具低聚物性能的新型稠化劑是國(guó)內(nèi)外科研人員的又一個(gè)新的科研課題。傳統(tǒng)的壓裂液用聚合物稠化劑以粉狀為主，由于粉狀聚合物在使用時(shí)配制溶液溶解慢，即使是速溶產(chǎn)品，也需要一定的溶解時(shí)間，在配膠液時(shí)，不僅增加工作量，且會(huì)使產(chǎn)品剪切降解，不僅使用不方便，還會(huì)影響產(chǎn)品使用效果?；诖?，采用反相乳液聚合方法合成鉆井液處理劑逐步受到重視
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中壓裂液抗溫能力差、分散速度慢、不易配制、不耐剪切、用量大，穩(wěn)定性差，使用不方便等問(wèn)題，提供一種壓裂液用反相乳液聚合物稠化齊IJ;同時(shí)在于提供一種上述壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑，由130 145質(zhì)量份水、30 120質(zhì)量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉溶液、5 15質(zhì)量份烷基丙烯酰胺、40 80質(zhì)量份丙烯酰胺、5 15質(zhì)量份陽(yáng)離子單體、0.001 0.0075質(zhì)量份N、N_亞甲基雙丙烯酰胺、2 6質(zhì)量份吐溫-80乳化劑或0P-10、0.005 0.015質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉鹽、115 155質(zhì)量份白油、0.5 3質(zhì)量份丙烯酸酯、10 15質(zhì)量份司盤-80乳化劑、0.05 0.15質(zhì)量份亞硫酸鹽、0.1 0.15質(zhì)量份過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑、0.05 0.1質(zhì)量份水溶性偶氮引發(fā)劑和0.5 1.5質(zhì)量份OP-15進(jìn)行聚合而成。壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，包括以下步驟:(1)在反應(yīng)釜中加130 145質(zhì)量份水，開(kāi)啟攪拌加入30 120質(zhì)量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉溶液、5 15質(zhì)量份烷基丙烯酰胺、40 80質(zhì)量份丙烯酰胺、5 15質(zhì)量份陽(yáng)離子單體、0.001 0.0075質(zhì)量份N、N_亞甲基雙丙烯酰胺、2 6質(zhì)量份吐溫-80乳化劑或0P-10、0.005 0.015質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后調(diào)節(jié)體系pH為7.5 9，得到水相；(2)在反應(yīng)釜中加入115 155質(zhì)量份白油、0.5 3質(zhì)量份丙烯酸酯和10 15質(zhì)量份司盤-80乳化劑，攪拌至全溶解得到油相；(3)在攪拌條件下，將步驟(I)所得的水相慢慢加入步驟(2)所得的油相中，充分?jǐn)嚢韬?，高速乳?0 30min,得到單體化合物乳液；(4)將步驟(3)所得的單體化合物乳液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至35 50°C，通氮15 30分鐘，依次加入0.05 0.15質(zhì)量份亞硫酸鹽、0.1 0.15質(zhì)量份過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑、0.05 0.1質(zhì)量份水溶性偶氮引發(fā)劑，攪拌均勻后停止攪拌，靜置5 15小時(shí)；(5)將上述步驟(4)的反應(yīng)完成后，使反應(yīng)體系的溫度下降至35°C以下，加入
0.5 1.5質(zhì)量份0P-15，攪拌均勻后放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。所述的烷基丙烯酰胺為N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺或叔丁基丙烯酰胺。所述的oP-10、OP-15為市售商品。所述的陽(yáng)離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。所述的丙烯酸酯為丙烯酸異辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯或丙烯酸十八酯中的其中之一。所述的亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉或硫代硫酸鈉中的其中之一。
所述的過(guò)硫酸鹽弓I發(fā)劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀。所述的水溶性偶氮引發(fā)劑為偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸或偶氮二異丙基咪唑啉中的其中之一。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所采用的原料均為工業(yè)品，反應(yīng)前不需進(jìn)行提純處理，通過(guò)加入絡(luò)合劑，由引發(fā)劑引發(fā)聚合，制備工藝簡(jiǎn)單；本發(fā)明分散速度快、易配制、無(wú)污染、無(wú)傷害，用量小，穩(wěn)定性好，特別是能夠耐220°C高溫，適合高溫地層的壓裂，具有較高的耐剪切性，能夠滿足高流量的壓裂施工，具有高的攜沙性和無(wú)殘?jiān)?，?duì)儲(chǔ)層無(wú)傷害。
具體實(shí)施方式
:下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:實(shí)施例1在反應(yīng)釜中加130kg水，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)120kg50%2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸鈉溶液、5kg N，N-二甲基丙烯酰胺、40kg丙烯酰胺、5kg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、0.0075kg N、N-亞甲基雙丙烯酰胺、2kg吐溫-80乳化劑、0.015kg乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后用30%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH為7.5，得到水相；在反應(yīng)釜中加入155kg白油、3kg丙烯酸異辛酯和IOkg司盤-80乳化劑,攪拌至全溶解得到油相；在攪拌條件下將水相慢慢加入油相中，攪拌30分鐘，高速乳化20min，得到單體化合物乳液；將上述乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至50°C，通氮15 30分鐘，依次加入0.05kg亞硫酸氫鈉、0.1kg過(guò)硫酸鉀、0.1kg偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽，攪拌IOmin后停止攪拌，靜置5小時(shí)；反應(yīng)完成后溫度下降至35°C，加入0.5kg OP-15，攪拌30分鐘放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。實(shí)施例2在反應(yīng)釜中加145kg水，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30kg50%2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸鈉溶液、IOkg N，N-二甲基丙烯酰胺、75kg丙烯酰胺、15kg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、0.0Olkg N、N-亞甲基雙丙烯酰胺、6kg吐溫-80乳化劑、0.005kg乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后用30%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH為9，得到水相；在反應(yīng)釜中加入115kg白油和0.5kg丙烯酸十八酯和15kg司盤-80乳化劑,攪拌至全溶解得到油相；在攪拌條件下將水相慢慢加入油相中，攪拌30分鐘，高速乳化20min，得到單體化合物乳液。將上述乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至35°C，通氮15 30分鐘，依次加入0.15kg焦亞硫酸鈉、0.15kg過(guò)硫酸銨、0.05kg偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，攪拌IOmin后停止攪拌,靜置15小時(shí)；反應(yīng)完成后溫度下降至34°C，加入1.5kg 0P-15，攪拌30分鐘放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。

實(shí)施例3在反應(yīng)釜中加145kg水，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)60kg50%2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸鈉溶液、15kg N，N-二甲基丙烯酰胺、75kg丙烯酰胺、IOkg甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、0.005kg N、N-亞甲基雙丙烯酰胺、3.5kg吐溫-80乳化劑、0.0lkg乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后用30%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH為9，得到水相；在反應(yīng)釜中加入125kg白油、0.75kg丙烯酸十六酯和14kg司盤-80乳化劑,攪拌至全溶解得到油相；在攪拌條件下將水相慢慢加入油相中，攪拌30分鐘，高速乳化20min，得到單體化合物乳液；將上述乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至40°C，通氮15 30分鐘，依次加入0.1kg硫代硫酸鈉、0.12kg過(guò)硫酸銨、0.075kg偶氮二氰基戊酸，攪拌IOmin后停止攪拌，靜置12小時(shí)，反應(yīng)完成后溫度下降至35°C，加入0.8kg 0P-15，攪拌30分鐘放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。實(shí)施例4在反應(yīng)釜中加140kg水，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)80kg50%2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸鈉溶液、IOkg N,N- 二乙基丙烯酰胺、80kg丙烯酰胺、IOkg丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、0.0065kg N、N-亞甲基雙丙烯酰胺、2kg吐溫-80乳化劑、0.0lkg乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后用30%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH為9,得到水相；在反應(yīng)爸中加入125kg白油、1.0kg丙烯酸十四酯和13kg司盤-80乳化劑，攪拌至全溶解得到油相；在攪拌條件下將水相慢慢加入油相中，攪拌30分鐘，高速乳化20min，得到單體化合物乳液；將上述乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至40°C，通氮15 30分鐘，依次加入0.1kg亞硫酸氫鈉、0.1kg過(guò)硫酸銨、0.0lkg偶氮二異丙基咪唑啉，攪拌IOmin后停止攪拌，靜置12小時(shí)，反應(yīng)完成后溫度下降至33°C，加入1.0kg OP-15，攪拌30分鐘放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。實(shí)施例5在反應(yīng)釜中加140kg水，開(kāi)啟攪拌加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30kg50%2_丙烯酰胺基_2_甲基丙磺酸鈉溶液、IOkg叔丁基丙烯酰胺、80kg丙烯酰胺、IOkg丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、0.0OlkgN, N-亞甲基雙丙烯酰胺、6kg 0P-10乳化劑、0.0lkg乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后用30%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH為9,得到水相；在反應(yīng)爸中加入125kg白油、
2.0kg丙烯酸十二酯和IOkg司盤-80乳化劑，攪拌至全溶解得到油相；在攪拌條件下將水相慢慢加入油相中，攪拌30分鐘，高速乳化20min，得到單體化合物乳液；將上述乳化液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至40°C，通氮15 30分鐘，依次加入0.1kg亞硫酸鈉、0.1kg過(guò)硫酸銨、0.03kg偶氮二異丙基咪唑啉，攪拌IOmin后停止攪拌，靜置12小時(shí)，反應(yīng)完成后溫度下降至32°C，加入0.8kg 0P-15，攪拌30分鐘放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。實(shí)施例1飛制備產(chǎn)品的特性
權(quán)利要求
1.壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑，其特征是:由130 145質(zhì)量份水、30 120質(zhì)量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、5 15質(zhì)量份烷基丙烯酰胺、40 80質(zhì)量份丙烯酰胺、5 15質(zhì)量份陽(yáng)離子單體、0.001 0.0075質(zhì)量份N、N_亞甲基雙丙烯酰胺、2 6質(zhì)量份吐溫-80乳化劑或0P-10、0.005 0.015質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉鹽、115 155質(zhì)量份白油、0.5 3質(zhì)量份丙烯酸酯、10 15質(zhì)量份司盤_80乳化劑、0.05 0.15質(zhì)量份亞硫酸鹽、0.1 0.15質(zhì)量份過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑、0.05 0.1質(zhì)量份水溶性偶氮引發(fā)劑和0.5 1.5質(zhì)量份OP-15聚合而成。
2.壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，包括以下步驟: (1)在反應(yīng)爸中加130 145質(zhì)量份水，開(kāi)啟攪拌加入30 120質(zhì)量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、5 15質(zhì)量份烷基丙烯酰胺、40 80質(zhì)量份丙烯酰胺、5 15質(zhì)量份陽(yáng)離子單體、0.001 0.0075質(zhì)量份N、N_亞甲基雙丙烯酰胺、2 6質(zhì)量份吐溫-80乳化劑或0P-10、0.005 0.015質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉鹽，攪拌至全溶解，然后調(diào)節(jié)體系pH為7.5 9，得到水相； (2)在反應(yīng)釜中加入115 155質(zhì)量份白油、0.5 3質(zhì)量份丙烯酸酯和10 15質(zhì)量份司盤-80乳化劑，攪拌至全溶解得到油相； (3)在攪拌條件下，將步驟(I)所得的水相慢慢加入步驟(2)所得的油相中，充分?jǐn)嚢韬?，高速乳?0 30min，得到單體化合物乳液； (4)將步驟(3)所得的單體化合物乳液放入反應(yīng)釜中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，升溫至35 50V，通氮15 30分鐘，依次加入0.05 0.15質(zhì)量份亞硫酸鹽、0.1 0.15質(zhì)量份過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑、0.05 0.1質(zhì)量份水溶性偶氮引發(fā)劑，攪拌均勻后停止攪拌，靜置5 15小時(shí)； (5)將上述步驟(4)的反應(yīng)完成后，使反應(yīng)體系的溫度下降至35°C以下，加入0.5 1.5質(zhì)量份OP-15，攪拌均勻后放料，過(guò)濾即得到壓裂液用反相乳液聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，其特征是:所述的烷基丙烯酰胺為N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N- 二乙基丙烯酰胺或叔丁基丙烯酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求書2或3所述的壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，其特征是:所述的陽(yáng)離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求書2或3所述的壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，其特征是:所述的丙烯酸酯為丙烯酸異辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯或丙烯酸十八酯中的其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，其特征是:所述的亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉或硫代硫酸鈉中的其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求書2或4所述的壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，其特征是:所述的過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀。
8.根據(jù)權(quán)利要求書2或4所述的壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑的制備方法，其特征是:所述的水溶性偶氮引發(fā)劑為偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸或偶氮二異丙基咪唑啉中的其中之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓裂液用反相乳液聚合物稠化劑及其制備方法，由水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉溶液、烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體、N、N-亞甲基雙丙烯酰胺、吐溫-80乳化劑、乙二胺四乙酸二鈉鹽、30%的氫氧化鈉、白油、丙烯酸酯、司盤-80乳化劑、亞硫酸鹽、過(guò)硫酸鹽引發(fā)劑、水溶性偶氮引發(fā)劑和OP-15進(jìn)行聚合而成。本發(fā)明所采用的原料均為工業(yè)品，反應(yīng)前不需進(jìn)行提純處理，通過(guò)加入絡(luò)合劑，由引發(fā)劑引發(fā)聚合，制備工藝簡(jiǎn)單；本發(fā)明分散速度快、易配制、無(wú)污染、無(wú)傷害，用量小，穩(wěn)定性好，特別是能夠耐220℃高溫，適合高溫地層的壓裂，具有較高的耐剪切性，能夠滿足高流量的壓裂施工，具有高的攜沙性和無(wú)殘?jiān)裕瑢?duì)儲(chǔ)層無(wú)傷害。
文檔編號(hào)C08F2/32GK103146372SQ201310064240
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者王中華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院