專利名稱：一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝。
背景技術(shù)：
稠化劑是高分子化合物，溶于酸液中后，能使酸液產(chǎn)生很高的粘度，其原因是(1)高分子化合物本身的體積很大，在溶液中擴(kuò)散時其阻力也大，且其阻力隨分子量的增大而增大；(2)高分子化合物的溶劑化作用束縛了大量的自由液體，使其流動性受到進(jìn)一步限制；(3)高分子間的相互作用也導(dǎo)致其粘度上升，若使用交聯(lián)劑將線狀結(jié)構(gòu)的高分子變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，則其粘度會劇增。稠化酸的主要技術(shù)特點是在酸液中加入稠化劑后，使之成為親液溶膠而降低的擴(kuò)散速度，從而達(dá)到緩速的目的。另外，隨著體系粘度的變化，也改善了酸化液的降濾失性能和泵送時的摩擦阻力，而殘酸粘度的適當(dāng)提高則改善了酸液對固體殘渣的懸浮和攜帶性能。國外自20世紀(jì)70年代稠化酸及其施工工藝開始發(fā)展起來，很快成為一種新的油、 氣增產(chǎn)技術(shù)。目前，常用的酸液稠化劑大致可分為三類生物聚合物類、纖維素類、合成聚合物類。其中以合成聚合物中的聚丙烯酰胺(PAM)類產(chǎn)品的研究和應(yīng)用最多。生物聚合物類稠化劑生物聚合物類主要包括黃原膠，胍膠，羥丙基胍膠等。黃原膠在一定的溫度下具有良好的增稠性能，耐剪切性能。它的不足之處是易受細(xì)菌的降解，使用時必須加入殺菌劑。 胍膠類稠化劑主要是用甲醛，間苯二酚進(jìn)行交聯(lián)后的稠化劑。未交聯(lián)的胍膠類稠化劑增稠能力不強(qiáng)，使用溫度低。交聯(lián)后的胍膠類稠化劑增稠能力很強(qiáng)，與鹽相溶性好。唯一不足是易受酶的作用而破膠或降解。生物聚合物類增稠劑一般只能在60°C以下溫度條件下使用， 經(jīng)改性后也僅達(dá)70°C左右，所以其實際應(yīng)用受到限制，因而用量相對較少。胍膠及其衍生物過去是常用的酸液增稠劑，現(xiàn)在已很少使用，在近期發(fā)展的品種中也很少。纖維素類稠化劑纖維素稠化劑主要是纖維素的改性產(chǎn)品，如羧甲基纖維素(CMC)、羥乙基纖維素 (HEC)、羧甲基羥乙基纖維素(CMHEC)，其中以CMHEC的增稠能力最強(qiáng)，懸砂性能好，低濾失， 殘渣少，但纖維素類稠化劑易受霉菌和生物酶降解。因此一般在加入殺菌劑、低溫、低剪切速率下使用。合成聚合物類稠化劑合成聚合物類與天然高分子材料相比，具有較好的耐溫性能，且增稠能力強(qiáng)，對細(xì)菌不敏感，懸砂能力強(qiáng)，對地層傷害小。國內(nèi)外在這方面研究比較多，其合成產(chǎn)品主要包括 丙烯酰胺類、乙烯類和交聯(lián)聚合物類。丙烯酰胺類傳統(tǒng)的油田用聚合物聚丙烯酰胺(PAM)由于耐高溫、抗鹽和抗剪切能力欠佳，只能通過相應(yīng)的改性，才能滿足酸化施工的要求。經(jīng)改性后的丙烯酰胺類聚合物具有良好的增稠、耐酸、耐高溫、抗剪切、抗鹽等性能，被廣泛用作酸液增稠劑。大多數(shù)的改性產(chǎn)品是丙烯酰胺和陽離子單體或陰離子單體的聚合物。例如，丙烯酰胺與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的聚合物，可用于鹽酸、氫氟酸或二者混合物的增稠。實驗表明， 在79°C條件下，由聚丙烯酰胺配制的酸液不僅粘度明顯下降，還生成海綿狀的殘渣，而由該聚合物配制的酸液仍能保持粘度，且不生成殘渣。乙烯類聚合物乙烯類聚合物同樣廣泛用作酸液增稠劑及用于其它增產(chǎn)措施。盡管在品種數(shù)量、用量和應(yīng)用范圍等方面都不及丙烯酰胺類聚合物，但也是一類有潛力可挖的聚合物增稠劑。其中聚乙烯吡咯烷酮共聚物是應(yīng)用較早的一種稠化劑，具有很好的熱穩(wěn)定性及剪切穩(wěn)定性。交聯(lián)聚合物采用交聯(lián)聚合物，即稠化劑與交聯(lián)劑配合使用，也是酸液增稠的一種有效途徑。交聯(lián)劑的加入有兩種方式一是配制酸液時加入，使酸液粘度因交聯(lián)反應(yīng)而進(jìn)一步提高；二是制備聚合物稠化劑時加入，以提高稠化劑的酸溶性，進(jìn)而增強(qiáng)稠化效果。添加交聯(lián)聚合物配制的酸液粘度相當(dāng)高，一般都達(dá)到凍膠狀態(tài)，因此一般要配有破膠劑使用。由于天然聚合物的性能不理想，其實際應(yīng)用受到限制，用量也相對減少；對天然聚合物進(jìn)行改性雖可以在一定程度上改善其性能。但合成聚合物類稠化劑可以提高稠化劑的抗溫性能和抗鹽性能，因此開發(fā)合成聚合物具有迫切的需要，這也是目前國內(nèi)外研究的熱點。共聚合反應(yīng)對單體的純度要求比較高，所以在進(jìn)行反應(yīng)前需對即將參加反應(yīng)的單體進(jìn)行提純。提純的目的是除去原料單體中混有的阻聚劑和一些雜質(zhì)單體，以免因為這些雜質(zhì)的存在對聚合反應(yīng)產(chǎn)生不良的影響，使聚合產(chǎn)品達(dá)不到預(yù)期的效果。單體總濃度是指所有參加反應(yīng)的單體的質(zhì)量與溶液總質(zhì)量之比。根據(jù)自由基聚合反應(yīng)動力學(xué)關(guān)系式和平均聚合度的表達(dá)式，可知提高單體總濃度有利于提高聚合物的聚合度，從而得到分子量較大的聚合物。但如果單體總濃度太高，又有可能出現(xiàn)膠凝效應(yīng)并且有可能發(fā)生暴聚，使聚合物分子量降低，故必須嚴(yán)格控制單體總濃度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，該合成工藝能成功合成酸液稠化劑，合成效率高，合成成本低，操作簡單，合成出的產(chǎn)物無需除去溶劑就可直接使用，受到廣大油田工作者的青睞；且通過控制單體總濃度，從而提高了酸液稠化劑的特性粘數(shù)和轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，包括以下步驟(a)對反應(yīng)單體進(jìn)行提純；(b)稱取一定質(zhì)量的AMPS固體溶于蒸餾水中；(c)取一定量的AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中，攪拌使三種單體在蒸餾水中充分溶解，且控制三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的25% 35% ；(d)混合均勻后，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系PH值；(e)然后將反應(yīng)混合溶液移入置于恒溫水浴中的反應(yīng)容器內(nèi)，通惰性氣體排氧并攪拌一段時間后，逐滴加入引發(fā)劑溶液；
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(f)最后在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行聚合反應(yīng)，即得到酸液稠化劑。所述步驟(c)中，通過移液管取AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中。所述步驟(d)中，通過氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其PH值。所述步驟(d)中，調(diào)節(jié)PH值時的溫度為室溫。所述步驟(e)中，反應(yīng)容器為三頸瓶。所述步驟(e)中，惰性氣體為氮?dú)狻Ｋ霾襟E(C)中，三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的30%。上述AA為丙烯酸，DMDAAC為二甲基二烯丙基氯化銨，AMPS為2_甲基_2_丙烯酰
胺基丙磺酸。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能成功合成酸液稠化劑，合成效率高，合成成本低，操作簡單，合成出的產(chǎn)物無需除去溶劑就可直接使用，受到廣大油田工作者的青睞；且通過控制單體總濃度，從而提高了酸液稠化劑的特性粘數(shù)和轉(zhuǎn)化率。


圖1為特性粘數(shù)與單體總濃度的關(guān)系曲線圖；圖2為轉(zhuǎn)化率與單體總濃度的關(guān)系曲線圖
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例本發(fā)明涉及的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其具體步驟如下(a)對反應(yīng)單體進(jìn)行提純；(b)稱取一定質(zhì)量的AMPS固體溶于蒸餾水中；(c)取一定量的AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中，攪拌使三種單體在蒸餾水中充分溶解，且控制三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的25% 35% ；(d)混合均勻后，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系PH值；(e)然后將反應(yīng)混合溶液移入置于恒溫水浴中的反應(yīng)容器內(nèi)，通惰性氣體排氧并攪拌一段時間后，逐滴加入引發(fā)劑溶液；(f)最后在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行聚合反應(yīng)，即得到酸液稠化劑。所述步驟(c)中，通過移液管取AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中。所述步驟(d)中，通過氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其PH值。所述步驟(d)中，調(diào)節(jié)PH值時的溫度為室溫。所述步驟(e)中，反應(yīng)容器為三頸瓶。所述步驟(e)中，惰性氣體為氮?dú)狻Ｋ霾襟E(C)中，三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的30%。上述AA為丙烯酸，DMDAAC為二甲基二烯丙基氯化銨，AMPS為2_甲基_2_丙烯酰
胺基丙磺酸。
單體總濃度是指所有參加反應(yīng)的單體的質(zhì)量與溶液總質(zhì)量之比。根據(jù)自由基聚合反應(yīng)動力學(xué)關(guān)系式和平均聚合度的表達(dá)式，可知提高單體總濃度有利于提高聚合物的聚合度，從而得到分子量較大的聚合物。但如果單體總濃度太高，又有可能出現(xiàn)膠凝效應(yīng)并且有可能發(fā)生暴聚，使聚合物分子量降低，故必須嚴(yán)格控制單體總濃度。為了得到最佳的單體總濃度，本發(fā)明做了單體總濃度對酸液稠化劑特性粘數(shù)和轉(zhuǎn)化率的影響試驗，該試驗分別選定了單體總濃度為10 %、15 %、20 %、25 %、30 %、35 %、 40%、45%的幾種情況進(jìn)行測試，結(jié)果如圖1和2所示。從圖1和2可看出，在單體總濃度從15%變化到15%的過程中，隨著單體總濃度的增加，共聚物的特性粘數(shù)先逐漸增加，到30%時達(dá)到最大，然后逐漸減?。欢鴨误w轉(zhuǎn)化率始終隨著單體總濃度的增加而逐漸增大，但增大的速度逐漸變慢，當(dāng)單體總濃度大于30% 時，轉(zhuǎn)化率的增加已經(jīng)非常緩慢。綜上，由于聚合物的特性粘數(shù)是我們最關(guān)注的指標(biāo)，本發(fā)明控制三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的25% 35%，且最優(yōu)為30%。上述合成工藝能成功合成酸液稠化劑，合成效率高，合成成本低，操作簡單，合成出的產(chǎn)物無需除去溶劑就可直接使用，受到廣大油田工作者的青睞；且通過控制單體總濃度，從而提高了酸液稠化劑的特性粘數(shù)和轉(zhuǎn)化率。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，包括以下步驟(a)對反應(yīng)單體進(jìn)行提純；(b)稱取一定質(zhì)量的AMPS固體溶于蒸餾水中；(c)取一定量的AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中，攪拌使三種單體在蒸餾水中充分溶解，且控制三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的25% 35% ；(d)混合均勻后，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系PH值；(e)然后將反應(yīng)混合溶液移入置于恒溫水浴中的反應(yīng)容器內(nèi)，通惰性氣體排氧并攪拌一段時間后，逐滴加入引發(fā)劑溶液；(f)最后在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行聚合反應(yīng)，即得到酸液稠化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，所述步驟(c)中，通過移液管取AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，所述步驟(d)中，通過氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其PH值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，所述步驟(d)中，調(diào)節(jié)PH值時的溫度為室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，所述步驟(e)中，反應(yīng)容器為三頸瓶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，所述步驟(e)中，惰性氣體為氮?dú)狻?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝，其特征在于，所述步驟(c)中，三種單體總質(zhì)量占溶液總質(zhì)量的30%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝。該控制單體總濃度的酸液稠化劑的新型合成工藝包括單體提純；AMPS固體溶于蒸餾水；將AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中并攪拌，且控制三種單體總濃度；調(diào)節(jié)PH值；排氧后加入引發(fā)劑；反應(yīng)得到酸液稠化劑等步驟。本發(fā)明能成功合成酸液稠化劑，合成效率高，合成成本低，操作簡單，合成出的產(chǎn)物無需除去溶劑就可直接使用，受到廣大油田工作者的青睞；且通過控制單體總濃度，從而提高了酸液稠化劑的特性粘數(shù)和轉(zhuǎn)化率。
文檔編號C09K8/74GK102477130SQ20101056810
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者劉筱筱 申請人:劉筱筱