一种用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，由以下质量百分比的组分构成：丙烯酰胺10.0～15.0％、丙烯酸：5.0～8.5％、强亲水单体0.02～0.15％、功能单体A 0.1～0.5％、功能单体B 0.5～1.5％、pH调节剂3.0～8.0％、增溶剂2.0～3.0％、复合乳化剂7.0～9.0％、油溶剂20.0～35.0％、引发剂0.05～0.07％、其余组分为去离子水。该稠化剂的制备方法：首先采用pH调节剂、丙烯酸、增溶剂、丙烯酰胺、强亲水单体、功能单体A、功能单体B，溶于去离子水中，搅拌，制得反应相；将油溶剂与复合乳化剂混合均匀，得到连续相；将反应相加入连续相中，高速搅拌制成反相微乳液，在引发剂作用下聚合反应得到反相微乳液稠化剂。本发明专利技术的稠化剂既能连续混配和在线施工，又具有优良的耐温耐剪切和抗盐性能。

Reverse microemulsion thickening agent for on-line fracturing construction and preparation method thereof

The invention discloses a reverse microemulsion thickening agent for on-line fracturing construction, which is composed of components of the following mass percentage: acrylamide 10 to 15%, acrylic acid: 5 to 8.5%, strong hydrophilic monomer 0.02 to 0.15%, functional monomer A 0.1 to 0.5%, functional monomer B 0.5 to 1.5%, pH regulator 3 to 3, and increase Solvent 2.0-3.0%, compound emulsifier 7.0-9.0%, oil solvent 20.0-35.0%, initiator 0.05-0.07%, and other components are deionized water. The preparation method of the thickener is as follows: firstly, pH regulator, acrylic acid, solubilizer, acrylamide, strong hydrophilic monomer, functional monomer A, functional monomer B are dissolved in deionized water, stirred, and the reaction phase is prepared; the oil solvent and the composite emulsifier are mixed evenly to obtain the continuous phase; the reaction phase is added to the continuous phase, and the reaction phase is high-speed. A reverse microemulsion thickener was prepared by polymerizing reverse microemulsion and polymerizing reaction under the action of initiator. The thickener of the invention can not only be continuously mixed and on-line construction, but also has excellent heat resistance, shear resistance and salt resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂及其制备方法
本专利技术涉及油气藏增产
，具体涉及一种用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂及其制备方法。
技术介绍
丙烯酰胺类共聚物是一种典型的也是研究最为广泛的水溶性聚合物，由于其具有明显的“反聚电解质效应”和pH值适用范围广等优点，使其在环境保护、石油开采等方面越来越得到重用。据报道，丙烯酰胺类多元共聚物作为压裂液稠化剂使用已有数十年，随着开发者不断的研发创新，聚合物稠化剂生产工艺趋于成熟，产品性能也在不断提升，常用的聚合物稠化剂按性状分为粉末稠化剂和乳液稠化剂两种，就市场应用来看，粉末稠化剂由于储存方便、生产成本低、耐温耐盐性能强、用量小等特点占据主导地位；而乳液稠化剂也具有其独特优势，表现在分散性强、溶胀速度快、现场使用简单方便。即便如此，两种稠化剂也在应用过程中暴露出诸多问题有待解决。首先，粉末稠化剂溶解较慢、对配液设备要求较高并且配制压裂液易形成鱼眼，这些问题在某些特定情况会大大限制其使用从而影响压裂施工进程；其次，大多数的微乳液稠化剂是高分子量线性长链，并且多数用做降阻剂，并能携带少量支撑剂，如果用于高温深井加砂压裂，其耐盐性能、耐温性能、耐高剪切性能(结构破坏)和携砂性能不容乐观。通过文献调研可以发现，由于合成方式的影响，微乳液稠化剂在合成时加入的功能单体较少，因此引入的侧基及功能基团不足，从而使得其在耐盐、耐温、耐高剪切性能上处于劣势，如果能在微乳液聚合时解决其功能单体的引入问题，其性能必将得到很大提升。相关专利CN103013488B公开了利用丙烯酰胺与功能单体MAA合成一种滑溜水压裂液减阻剂，具有稳定性好、溶解速度快、使用方便、减阻效果显著等特点，已经应用于现场压裂作业并取得了良好的增产效果，但该专利未报道其耐温、耐剪切及携砂性能。另一专利CN103627380B将亲水性单体和亲油性单体在微乳液中聚合得到一种水溶性减阻剂，该减阻剂溶解性能好、使用方便、减阻效果明显，与清水相比，减阻效果可达到50～70％，但未见其现场施工报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有丙烯酰胺类乳液稠化剂存在的耐温、耐盐、耐剪切性能差以及在连续混配和在线施工方面存在的缺陷，提供一种既能连续混配和在线施工，又具有优良的耐温耐剪切和抗盐性能的反相微乳液稠化剂。上述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，由以下质量百分比的组分构成：丙烯酰胺10.0～15.0％、丙烯酸：5.0～8.5％、强亲水单体0.02～0.15％、功能单体A0.1～0.5％、功能单体B0.5～1.5％、pH调节剂3.0～8.0％、增溶剂2.0～3.0％、复合乳化剂7.0～9.0％、油溶剂20.0～35.0％、引发剂0.05～0.07％、其余组分为去离子水。所述功能单体A为N-乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺的一种或两种按质量比1：1的混合物。所述功能单体B为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、乙烯基膦酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、烯丙基三甲基氯化铵中的一种。所述pH调节剂为NaOH、KOH、NaOH与Na2CO3的混合物、NaOH与NaHCO3的混合物、KOH与Na2CO3的混合物、KOH与NaHCO3的混合物中的一种。所述引发剂为油溶性引发剂过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰与N，N-二甲基苯胺的氧化还原体系、偶氮二异丁腈中的一种或水溶性引发剂过硫酸钾、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的氧化还原体系、过硫酸铵与亚硫酸钠的氧化还原体系中的一种。所述的强亲水单体为不饱和的二元羧酸，多个羧基的引入能大大提高稠化剂分子的水溶性，优选的是马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸中的一种。优选的是，所述增溶剂为氯化钾、氯化钠、醋酸钠、甲酸钠、苯甲酸钠、尿素中的一种或两种按优选的是质量比1:1的混合物。优选的是，所述油溶性溶剂为环己烷、正丁醇、异辛烷、白油、液体石蜡、三乙醇胺、甲苯、苯乙烯中的一种。优选的是，所述复合乳化剂为单一组分的聚氧乙烯月桂醚(Brij30)或四乙二醇单月桂酸酯(AtlasG-2125)，或以下双组分体系中的一种：失水山梨醇脂肪酸酯(司盘80)与聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(吐温60)组合体系、失水山梨醇脂肪酸酯(司盘80)与壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)组合体系、四乙二醇单油酸酯(AtlasG-2140)与壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)组合体系、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3)与脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)组合体系、丙二醇脂肪酸酯(EmcolPL-50)与聚氧乙烯月桂醚(Brij35)组合体系。优选的是，所述功能单体A为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或两者按质量比1:1的混合物。优选的是，所述功能单体B为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、乙烯基膦酸、乙烯基磺酸中的一种。优选的是，所述pH调节剂为NaOH和Na2CO3的组合物。一种制备上述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂的方法，包括如下步骤：S1、按以下质量百分比称取原料组分：丙烯酰胺10.0～15.0％、丙烯酸：5.0～8.5％、强亲水单体0.02～0.15％、功能单体A0.1～0.5％、功能单体B0.5～1.5％、pH调节剂3.0～8.0％、增溶剂2.0～3.0％、复合乳化剂7.0～9.0％、油溶剂20.0～35.0％、引发剂0.05～0.07％、其余组分为去离子水；S2、丙烯酸溶液中和将体系所需去离子水总量的95％加入配料罐中，然后加入pH调节剂，搅拌至完全溶解，再加入丙烯酸进行中和反应，中和至溶液pH值为7～8，得到含丙烯酸钠的丙烯酸中和产物；S3、反应相的制备通过液氮循环冷却方式维持配料罐内温度在15～20℃，依次向配料罐中加入增溶剂、丙烯酰胺、强亲水单体、功能单体A、功能单体B，搅拌均匀，制得反应相，待用；S4、连续相的制备在搅拌条件下，将油溶剂加入到反应釜中，再加入复合乳化剂，混合均匀，得到连续相；S5、反相微乳液的制备对反应釜夹层进行液氮循环冷却，维持温度在15～20℃，向反应釜内底部通氮气驱氧30～60min；开启反应釜的搅拌器，采用真空加料装置将步骤S2制得的反应相缓慢吸入反应釜中，以转速1800～2500rpm搅拌使两相充分乳化，10～20min吸料完成后，继续通氮气和高速搅拌60～120min，充分乳化，得到淡蓝色或淡黄色透明乳液；S6、聚合反应得到透明乳液后，停止通氮气，降低搅拌速率至600～1200rmp继续搅拌，将反应釜加热至27～33℃，将引发剂加入到剩余的5％去离子水中搅拌均匀，然后将引发剂与水的混合液缓慢加入反应釜中，加完后搅拌反应2～3h进行聚合反应，得到用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂。优选的是，所述步骤S4中，通过调节加入的复合乳化剂的用量或两种乳化剂的复配比例，得到HLB值为8.4～9.8的连续相。优选的是，所述步骤S6中，若引发剂为过氧化苯甲酰与N，N-二甲基苯胺的氧化还原体系、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的氧化还原体系、或过硫酸铵与亚硫酸钠的氧化还原体系，将剩余的5％去离子水分为两等份，分别加入氧化剂和还原剂并搅拌混合均匀，然后首先向反应釜中加入含有氧化剂的去离子水，5～10min后再加入含有还原剂的去离子水。本专利技术的有益之处在于：与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：丙烯酰胺10.0～15.0％、丙烯酸：5.0～8.5％、强亲水单体0.02～0.15％、功能单体A0.1～0.5％、功能单体B0.5～1.5％、pH调节剂3.0～8.0％、增溶剂2.0～3.0％、复合乳化剂7.0～9.0％、油溶剂20.0～35.0％、引发剂0.05～0.07％、其余组分为去离子水；所述功能单体A为N‑乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺的一种或两种按质量比1:1的混合物；所述功能单体B为2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、乙烯基膦酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、烯丙基三甲基氯化铵中的一种；所述pH调节剂为NaOH、KOH、NaOH与Na2CO3的混合物、NaOH与NaHCO3的混合物、KOH与Na2CO3的混合物、KOH与NaHCO3的混合物中的一种；所述引发剂为油溶性引发剂过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰与N，N‑二甲基苯胺的氧化还原体系、偶氮二异丁腈中的一种或水溶性引发剂过硫酸钾、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的氧化还原体系、过硫酸铵与亚硫酸钠的氧化还原体系中的一种。...

【技术特征摘要】
1.一种用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：丙烯酰胺10.0～15.0％、丙烯酸：5.0～8.5％、强亲水单体0.02～0.15％、功能单体A0.1～0.5％、功能单体B0.5～1.5％、pH调节剂3.0～8.0％、增溶剂2.0～3.0％、复合乳化剂7.0～9.0％、油溶剂20.0～35.0％、引发剂0.05～0.07％、其余组分为去离子水；所述功能单体A为N-乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺的一种或两种按质量比1:1的混合物；所述功能单体B为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、乙烯基膦酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、烯丙基三甲基氯化铵中的一种；所述pH调节剂为NaOH、KOH、NaOH与Na2CO3的混合物、NaOH与NaHCO3的混合物、KOH与Na2CO3的混合物、KOH与NaHCO3的混合物中的一种；所述引发剂为油溶性引发剂过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰与N，N-二甲基苯胺的氧化还原体系、偶氮二异丁腈中的一种或水溶性引发剂过硫酸钾、过硫酸钾与亚硫酸氢钠的氧化还原体系、过硫酸铵与亚硫酸钠的氧化还原体系中的一种。2.如权利要求1所述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，所述强亲水单体为马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸中的一种。3.如权利要求2所述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，所述增溶剂为氯化钾、氯化钠、醋酸钠、甲酸钠、苯甲酸钠、尿素中的一种或两种按质量比1:1的混合物。4.如权利要求3所述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，所述油溶剂为环己烷、正丁醇、异辛烷、白油、液体石蜡、三乙醇胺、甲苯、苯乙烯中的一种。5.如权利要求4所述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，所述复合乳化剂为型号Brij30的聚氧乙烯月桂醚或型号AtlasG-2125的四乙二醇单月桂酸酯，或以下双组分体系中的一种：司盘80与吐温60的组合体系、司盘80与型号TX-10的壬基酚聚氧乙烯醚的组合体系、型号AtlasG-2140的四乙二醇单油酸酯与型号TX-10的壬基酚聚氧乙烯醚的组合体系、型号AEO-3的脂肪醇聚氧乙烯醚与型号AEO-9的脂肪醇聚氧乙烯醚的组合体系、型号EmcolPL-50的丙二醇脂肪酸酯与型号Brij35的聚氧乙烯月桂醚的组合体系。6.如权利要求1所述的用于在线压裂施工的反相微乳液稠化剂，其特征在于，所述功能单体A为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或两者按质量比1:1的混合物。7.如权利要求1所述的用于在线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘通义，陈光杰，谭坤，魏俊，戴秀兰，林波，吴政，
申请(专利权)人：四川奥赛德材料科技有限公司，成都佰椿石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51