耐温水基压裂液增稠剂及其制备方法

常治辉 原创 | 2014-03-29 06:46 | 收藏 | 投票
    本发明属于一种耐温水基压裂液增稠剂及其制备方法。该增稠剂由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、络合剂EDTA、链转移剂、氢氧化钠水溶液和去离子水构成。该增稠剂采用工业原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸与N-乙烯基吡咯烷酮共聚,在带有搅拌器,温度计的反应器中制备。该制备方法简单。制得的耐温水基压裂液增稠剂,无水不溶物残渣,质量分数为0.5%的增稠剂,在170S<sup>-1</sup>,95℃下,连续剪切30min,粘度保持率在65%以上。
 

技术领域

本发明涉及一种耐温水基压裂液增稠剂及其制备方法。 背景技术

国内外使用的压裂液主要分为水基压裂液、油基压裂液、醇基压裂液以 及泡沫压裂液等,由于水基压裂液具有成本低、性能好等优点,在国内外被 广泛使用。增稠剂是水基压裂液的最主要添加剂,目前,国内外所用水基压 裂液增稠剂品种很多,主要有天然植物胶及其衍生物、纤维素衍生物、合成 聚合物等。植物胶及其衍生物由于具有增稠能力强、易交联形成冻胶且性能

稳定等优点而成为国内外压裂作业中使用最多的增稠剂品种,约占各种增稠

剂使用量的90%。其中胍胶在国外使用最普遍,胍胶最早由美国在20世纪60 年代开发应用。而国内,除胍胶外,还有田菁胶和香豆胶。胍胶增稠能力在各 种植物胶中最强,但水不溶物含量高,并且易被生物分解而不能长期保存。水 不溶物偏高则会使压裂液破胶残渣含量大,对支撑裂缝导流能力和储层造成伤害。

纤维素衍生物主要是纤维素醚,纤维素衍生物普遍存在着对盐敏感、热 稳定性差、增稠能力不大等缺点,不如植物胶类应用广泛。合成聚合物主要 有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及其共聚物等,是前景看好的一大类产品,是当 前研究开发的热门领域。

随着石油开采技术的不断发展和开采难度的增加,例如在高温深井、矿 化度高等环境中,人们对压裂液增稠剂提出更新更高的要求。目前,开发新 的压裂液增稠剂的原则是降低成本及剂量,产品使用方便,与破胶剂作用后 破胶彻底,不产生沉淀,不损害地层渗透性,将地层损害降低到最低限度。 提高胶凝剂的耐温抗盐性。

中国专利91111287. 1公开了题为"压裂液增稠剂",该发明涉及一种压 裂液增稠剂,适用于低渗透油气层的压裂改造作业。采用草本植物天豆粉, 经乙醇、烧碱、环氧丙烷和水对其进行化学改性而成。其含残渣量明显低于 目前压裂液用的植物胶田菁增稠剂,因此对地层伤害小,可获得增产效果。但该压裂液增稠剂相比与合成聚合物增稠剂含残渣量高,耐温效果不好。

中国专利200610040703. 2公开了题为"一种耐高温无伤害压裂液增稠 剂及其制备方法和用途",该本发明的特征是采用脂肪酸和低分子量的聚乙 二醇或聚环氧丙烷酯化,或在催化下使环氧乙烷或/和环氧丙烷与长链脂肪 醇、脂肪酸或脂肪胺加成,使长链疏水基和助溶链段连接;再将助溶链段的 末端羟基转化为卤原子,与过量叔胺反应,或将助溶链段的末端羟基与磺化 试剂反应;按重量将1〜3份该增稠剂和0. 05〜0. 4份高温稳定剂加入由2〜 3份卤盐与100份水配成的基液中,即得可用于油气田增产的耐高温无伤害 压裂液,该方法制备较复杂。 发明内容

本发明的目的是提供一种耐温水基压裂液增稠剂及其制备方法。该方法 采用工业原料丙烯酰胺、2 —丙烯酰胺基一2—甲基一l一丙磺酸与N-乙烯基 吡咯垸酮共聚,获得一种具有抗温性能的共聚物。

由于本发明所采用原料均为工业级丙烯酰胺、2 —丙烯酰胺基一 2 —甲基 一1一丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮,在加入引发剂之前,必须预先在溶液体 系中加入络合剂EDTA (乙二胺四乙酸二钠),以纯化反应溶液,在溶液中加

入链转移剂为防止交联的产生。

本发明提供一种耐温水基压裂液增稠剂的配方的重量份配比为: 丙烯酰胺(AM) 10份,

2 —丙烯酰胺基一 2 —甲基一 1 —丙磺酸(AMPS) 20—100份,

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP) 2—8份,

络合剂EDTA (乙二胺四乙酸二钠) 0. H份,

链转移剂 O.OH份,

氢氧化钠水溶液 20—50份,

去离子水 15—50份;

所述的链转移剂为异丙醇或苯甲酸钠。

本发明提供一种耐温水基压裂液增稠剂的制备方法为:在带有搅拌器和 温度计的反应器中,按配比,先将2 —丙烯酰胺基一2—甲基一l一丙磺酸、

去离子水加入搅拌,然后加入质量分数为5% —10%的氢氧化钠水溶液中和至冊=3-ll,再加入丙烯酰胺、络合剂EDTA、链转移剂,温度为30—60。C,

通1\'2 30分钟,加入N-乙烯基吡咯烷亂加入引发齐iJ,反应4一12小时,得到 耐温水基压裂液增稠剂;所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸胺。

有益效果:本发明所制得的耐温水基压裂液增稠剂,无水不溶物残渣,

质量分数为0.5%的增稠剂,在170S—夂95。C下,连续剪切30min,粘度保持

率在65%以上。本发明所采用的原料都为工业上的原料,反应前不需进行

提纯处理,通过预先加入络合剂及链转移剂,在合适的温度和引发剂下反应,

就可以得到一种耐温水基压裂液增稠剂,制备工艺简单。

具体实施方式

实施例1:取20重量份的2 —丙烯酰胺基一2—甲基一1一丙磺酸加入 15重量份的去离子水,然后加入重量分数为5%的氢氧化钠水溶液中和至 PH=3,再加入IO重量份的丙烯酰胺,0. 1重量份的络合剂EDTA、 0. 01重量 份的链转移剂异丙醇,在温度3(TC下搅拌、通N230分钟后加入2重量份的 N-乙烯基吡咯烷酮,O.Ol重量份的过硫酸钾,反应12小时,得到耐温水基 压裂液增稠剂。

实施例2:取50重量份的2 —丙烯酰胺基一2—甲基一1一丙磺酸加入 30重量份的去离子水,然后加入重量分数为8%的氢氧化钠水溶液中和至 PH二7,再加入IO重量份的丙烯酰胺,0. 5重量份的络合剂EDTA、 0. 1重量 份的链转移剂异丙醇,在温度45。C下搅拌、通N230分钟后加入5重量份的 N-乙烯基吡咯垸酮,0. l重量份的过硫酸胺,反应8小时,

实施例3:取100重量份的2 —丙烯酰胺基一2—甲基一1一丙磺酸加入 50重量份的去离子水,然后加入重量分数为10%的氢氧化钠水溶液中和至 ra二ll,再加入10重量份的丙烯酰胺,1重量份的络合剂EDTA、 l重量份的 链转移剂苯甲酸钠,在温度6(TC下搅拌、通N230分钟后加入8重量份的N-乙烯基吡咯垸酮,l重量份的过硫酸胺,反应4小时,得到耐温水基压裂液 增稠剂。实施例4:取80重量份的2 —丙烯酰胺基一2—甲基一l一丙磺酸加入 45重量份的去离子水,然后加入重量分数为9%的氢氧化钠水溶液中和至 PH二9,再加入10重量份的丙烯酰胺,0. 8重量份的络合剂EDTA、 0. 5重量 份的链转移剂异丙醇,在温度5(TC下搅拌、通N230分钟后加入6重量份的 N-乙烯基吡咯烷酮,0.5重量份的过硫酸钾,反应5小时,得到耐温水基压 裂液增稠剂。

 

个人简介
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