一种稠化剂超细粉、巨臂型稠化剂及其制备方法和应用转让专利
申请号 : CN202110933875.7
文献号 : CN113372516B
文献日 : 2021-11-02
发明人 : 荣敏杰 , 孙建波 , 许永升 , 于庆华 , 荣帅帅
申请人 : 山东诺尔生物科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种稠化剂超细粉,其特征在于:所述稠化剂超细粉经聚合反应制备而成,所述聚合反应的原料按重量份计包括如下组分:巨臂型预聚体30 60份,丙烯酰胺80 150份,2‑丙烯~ ~
酰胺‑2‑甲基丙磺酸50 100份,结构调节剂0.1 2份,温度响应单体20 40份,非对称吉米奇~ ~ ~
季铵盐2 8份,氢氧化钠10 20份,偶氮二异丁腈0.2 1份,过硫酸铵0.02 0.05份,亚硫酸氢~ ~ ~ ~
钠0.01 0.025份,水640 800份;
~ ~
所述巨臂型预聚体由聚醚胺与丙烯酸经过酰胺化反应得到;所述酰胺化反应的溶剂为氯甲酸乙酯与甲苯的混合溶剂;按重量份计,所述聚醚胺的重量份为200 300份,所述丙烯~
酸的重量份为36 65份,所述氯甲酸乙酯的重量份为20 45份,所述甲苯的重量份为220 290~ ~ ~
份;所述聚醚胺与丙烯酸的摩尔比为1:(1 1.2);制备巨臂型预聚体的反应式如下:~
巨臂型预聚体中,n的取值为6 7;
~
所述结构调节剂为聚乙二醇400与异丙醇的混合物;所述聚乙二醇400与异丙醇的体积比为3:(1 5);
~
所述温度响应单体为N,N‑二甲基丙烯酰胺、N,N‑二乙基丙烯酰胺或N‑异丙基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合;
所述非对称吉米奇季铵盐为乙撑基癸烷基聚氧乙烯嵌段基氯化铵、乙撑基十二烷基聚氧乙烯嵌段基氯化铵、丙撑基十四烷基聚氧乙烯嵌段基氯化铵或丙撑基十六烷基聚氧丙烯嵌段基氯化铵中的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的稠化剂超细粉,其特征在于:所述聚合反应的具体过程如下:将巨臂型预聚体,丙烯酰胺,2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸,结构调节剂,温度响应单体,非对称吉米奇季铵盐和水混合后,使用氢氧化钠调节pH值,加入偶氮二异丁腈和过硫酸铵后,在保护性气体保护下,加入亚硫酸氢钠引发聚合反应,得到所述稠化剂超细粉。
3.根据权利要求2所述的稠化剂超细粉,其特征在于:所述调节pH值为将pH值调节至
6.1 6.3;
~
所述保护性气体为氮气或氩气;
所述聚合反应的温度为20 25℃;
~
所述聚合反应的时间为2 8h。
~
4.根据权利要求1所述的稠化剂超细粉,其特征在于:所述稠化剂超细粉包含具有式I结构的物质;
其中,n的取值为6 7,m的取值为7500 13000。
~ ~
5.一种巨臂型稠化剂,其特征在于:所述巨臂型稠化剂按重量份计,包含以下组分:权利要求1‑4中任一项所述的稠化剂超细粉500 650份,悬浮剂5 10份,激活剂2 5份,提切剂5~ ~ ~
10份,乳化分散剂5 10份,白油325 480份;
~ ~ ~
所述悬浮剂为改性硅酸镁铝;
所述激活剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合;
所述提切剂为三乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚或二丙二醇丁醚中的任意一种或至少两种的组合;
所述乳化分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑9和/或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO‑7。
6.根据权利要求5所述的巨臂型稠化剂的制备方法,其特征在于:所述制备方法为:在搅拌状态下将悬浮剂、激活剂、提切剂和乳化分散剂加入到白油中进行激活,激活后加入权利要求1‑4中任一项所述的稠化剂超细粉,得到所述巨臂型稠化剂。
7.根据权利要求1‑4中任一项所述的稠化剂超细粉或权利要求5所述的巨臂型稠化剂在油田压裂液中的应用。
说明书 :
一种稠化剂超细粉、巨臂型稠化剂及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
液受制于体系的限制,在盐水中转相困难,且耐温较差;常规水包水有效含量低,且粘度极
低。因此,有必要研究发明一种新型的聚丙烯酰胺的存在状态,使聚丙烯酰胺充分发挥自身
的特性,又能克服现有的缺点。
‑1
℃、170s 下剪切90min黏度约为53.1mPa·s;马国艳等将疏水缔合聚合物和十二烷基硫酸
‑1
钠复配得到的压裂液HAWP‑18M在90℃、170s 下剪切90min,黏度保持在50mPa·s以上;胡莹
‑1
莹将制备的三元疏水缔合物与锆交联,在120℃、170s 下剪切90min后,黏度约为60mPa·s;
‑1
王桂芹等研制的疏水缔合聚合物,在140℃、170s 下剪切120min后,黏度约为63mPa·s;
‑1
CN105001373B中合成的海水基速溶性耐温压裂液在95℃、170s 下剪切60min后,黏度约为
‑1
65mPa·s;陈磊等合成了缔合型超高温海水基压裂液,在180℃、170s 下剪切90min后,黏度
约为30mPa·s;熊俊杰、郭建春等用胍胶与氢氧化钠反应生成胍胶钠盐,再与(2‑羟基‑3‑
氯‑丙基二甲氨基乙酸反应制得两性离子胍胶,其组成的海水基压裂液耐温达到170℃;王
丽伟等以丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、二甲基丙烯基三甲基氯化铵或二甲基二
烯丙基氯化铵等为单体,通过水溶液聚合制得离子型聚合物,将稠化剂产物与有机锆交联
剂反应制得的海水基压裂液耐温达到160℃,聚合物耐温性能未达到200℃,耐高温性能较
差。
压裂液体系有重要意义。
发明内容
制备方法和应用。
~
(例如可以是30份、40份、50份、60份等),丙烯酰胺80 150份(例如可以是80份、90份、120份、
~
130份、140份或150份等),2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸50 100份(例如可以是50份、70份、80
~
份、90份或100份等),结构调节剂0.1 2份(例如可以是0.1份、0.5份、0.8份、1份、1.4份、1.7
~
份或2份等),温度响应单体20 40份(例如可以是20份、25份、30份、35份或40份等),非对称
~
吉米奇季铵盐2 8份(例如可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份或8份等),氢氧化钠10 20份
~ ~
(例如可以是10份、12份、15份、18份或20份等),偶氮二异丁腈0.2 1份(例如可以是0.2份、
~
0.5份、0.7份、0.9份或1份等),过硫酸铵0.02 0.05份(例如可以是0.02份、0.03份、0.04份
~
或0.05份等),亚硫酸氢钠0.01 0.025份(例如可以是0.01份、0.02份或0.025份等),水640
~ ~
800份(例如可以是640份、650份、660份、670份、680份、700份、750份或800份等)。
亨斯迈公司生产的聚醚胺D‑400。
280份或300份等),所述丙烯酸的重量份为36 65份(例如可以是36份、40份、45份、50份、55
~
份、60份或65份等),所述氯甲酸乙酯的重量份为20 45份,所述甲苯的重量份为220 290份;
~ ~
所述聚醚胺与丙烯酸的摩尔比为1:(1 1.2)。反应过程中,主要控制聚醚胺与丙烯酸反应的
~
摩尔比,聚醚胺与丙烯酸一般按照1:1的摩尔比反应,丙烯酸稍过量,保证聚醚胺能够全部
与丙烯酸反应,稍过量的丙烯酸在后续反应中可参与聚合反应。若聚醚胺过量,不能参加后
续反应,纯度较低;若丙烯酸加量太大,在分子链中会接入大量羧酸基团,不利于聚合物的
耐温耐盐性能。
~
丙烯嵌段基氯化铵中的任意一种或至少两种的组合。非对称吉米奇季铵盐在聚合反应中,
并不直接参与反应,在体系中主要对巨臂型预聚体进行分散,使巨臂型预聚体在分子链中
的排布更加均匀。
米奇季铵盐。
铵后,在保护性气体保护下,加入亚硫酸氢钠引发聚合反应,得到所述稠化剂超细粉。
等。
整数。
使得聚合物在高温及高盐条件下,都具有极高的粘度,并且可保持极好的热稳定性。
~
份、610份或650份等),悬浮剂5 10份(例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份等),激活剂
~
2 5份(例如可以是2份、3份、4份、5份等),提切剂5 10份(例如可以是5份、6份、7份、8份、9
~ ~
份、10份等),乳化分散剂5 10份(例如可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份等),白油325 480
~ ~
份(例如可以是325份、350份、380份、400份、420份、450份或480份等)。
分层,在分子主链受限制的环境下,侧链结构仍会使聚合物保持极高的聚合物粘度。
到,利用有机官能团或有机物来取代硅酸镁铝中可交换阳离子或结构水,进而形成以共价
键、离子键、偶合键或者以范德华力结合的改性硅酸镁铝。有机改性剂通过离子交换作用与
硅酸镁铝发生离子交换作用,从而将有机成分引入硅酸镁铝,改性后的硅酸镁铝从亲水疏
油性变成亲油疏水性。
个,其数值不同,接入的环氧乙烷数量不同,其HLB值也不同。
活,激活后加入第一方面所述的稠化剂超细粉,得到所述巨臂型稠化剂。
求。
解时间和降低溶解产品引起的能耗,适应于海水以及产出水在线压裂施工作业以及油田压
裂液中作业。
极好,可适应于温度达到220℃的超深井压裂施工作业且制备的稠化剂溶解速度极快,3分
钟即可全部溶解,明显缩短溶解时间和降低溶解产品引起的能耗,适应于海水以及产出水
在线压裂施工作业。
附图说明
具体实施方式
本发明的一部分实施例,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的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。
4h后得到黄色液体,得到巨臂型预聚体。
丙烯酰胺30份,乙撑基癸烷基聚氧乙烯嵌段基氯化铵5份,氢氧化钠15份,水720份,偶氮二
异丁腈0.5份,过硫酸铵0.03份,亚硫酸氢钠0.015份。
氧化钠调节pH值至6.1,再加入偶氮二异丁腈和过硫酸铵后,转入反应釜中,通氮气除氧
60min,在氮气保护、23℃下加入亚硫酸氢钠引发聚合,反应5h后,得到稠化剂胶块,经过造
粒、烘干、粉碎、筛分过200目的筛后得到稠化剂超细粉。
巨臂型稠化剂。
4h后得到黄色液体,得到巨臂型预聚体。
烯酰胺20份,乙撑基十二烷基聚氧乙烯嵌段基氯化铵2份,氢氧化钠10份,水800份,偶氮二
异丁腈0.2份,过硫酸铵0.02份,亚硫酸氢钠0.01份。
氢氧化钠调节pH值至6.2,再加入偶氮二异丁腈和过硫酸铵后,转入反应釜中,通氮气除氧
60min,在氮气保护、20℃下加入亚硫酸氢钠引发聚合,反应5h后,得到稠化剂胶块,经过造
粒、烘干、粉碎、筛分过200目的筛后得到稠化剂超细粉。
臂型稠化剂。
4h后得到黄色液体,得到巨臂型预聚体。
酰胺40份,丙撑基十四烷基聚氧乙烯嵌段基氯化铵8份,氢氧化钠20份,水660份,偶氮二异
丁腈1份,过硫酸铵0.05份,亚硫酸氢钠0.025份。
氧化钠调节pH值至6.2,再加入偶氮二异丁腈和过硫酸铵后,转入反应釜中,通氮气除氧
60min,在氮气保护、20℃下加入亚硫酸氢钠引发聚合,反应5h后,得到稠化剂胶块,经过造
粒、烘干、粉碎、筛分过200目的筛后得到稠化剂超细粉。
巨臂型稠化剂。
为7‰,并根据SY/T 5107‑2016《水基压裂液性能评价方法》中的方法测定实施例巨臂型稠
‑1
化剂在标准盐水中的耐温耐剪切性能,测试温度为220℃,剪切速率为170s ,剪切1h。
能。
线均为相同的曲线),稠化剂在标准盐水、220℃条件下剪切60分钟后,粘度能保持在
100mPa·s以上,具有优异的耐温抗盐性能,可适应于海水以及产出水在线压裂施工作业。
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;
而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。