一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法，包括白色粉末状物质3‑(二烯丙基氨基)‑2‑羟基丙烷‑1‑磺酸钠作为过渡物的获得，胶状产物的制得，以及四元两性疏水聚合物的制得，其中四元两性疏水聚合物作为丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液具有较好的粘度，抗盐抗酸抗高温性能，且能够防止老化，具有广泛的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法
本专利技术属于油田开采领域中的石油、天然气、煤层气及页岩气压裂支撑剂，尤其涉及一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法。
技术介绍
目前压裂已成为油田开发一种必要技术，对于页岩气、煤层气、致密砂岩，支撑剂是压裂必不可少的材料。但往往目的层油气水同层、或者水层离目的层较近，压裂时，容易沟通水层，导致出水量的增加，降低了油气井的开采寿命。因此压裂时加入阻水透油的支撑剂，在地层中形成高导流的人工裂缝，从而使油气进入油气井，并减少出水量，增加油气井的开采时间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，为了在油气田的开采压裂中提高人工裂缝导流能力提供一种具有较强疏水性能，以及具有良好抗高温、抗高盐的阻水透油支撑剂的制备方法。为解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)首先取亚硫酸氢钠和去离子水溶解于纯水中，然后不断搅拌下缓慢滴加环氧氯丙烷待滴加结束在85℃下反应2h后，趁热快速冷却后进行重结晶、提纯、分离固体颗粒，放于80℃下烘干，得到白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠，白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠作为原物质；(2)然后取二烯丙基胺和去离子水混合搅拌下缓慢滴加原物质，在60℃下反应4-6h，在反应过程中不断滴加50％氢氧化钠溶液，使反应体系保持弱碱性，依次经过无水甲醇浓缩、重结晶，过滤、烘千后制得白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠，白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠作为过渡物；(3)将过渡物中加入纯水中，搅拌均匀，得到备用液一；向备用液一种依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和用盐酸稀释溶解的2-乙烯基吡啶，然后加入添加剂、尿素、乙二胺四乙酸钠，待完全溶解后，调节PH值，得到备用液二。(4)向备用液二中通入氮气40-50min，在氮气保护下，在分别加入氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、亚硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、恒温反应一段时间，得到胶状产物；(5)在饱和盐水及220℃高温老化16小时后，滤矢量为15.8ml，热分解温度为250℃，(6)将反应得到的聚合物胶体用无水己醇反复洗涂、粉碎、烘干，得到四元两性疏水聚合物作为较佳实施例，优选地：所述的丙烯酰胺、过渡物甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为(11-13)：(8-9)：(4-5)。作为较佳实施例，优选地：所述的步骤(3)中的PH值为2-9。作为较佳实施例，优选地：所述步骤(4)中，恒温反应的温度范围为30-60℃中的一定值。作为较佳实施例，优选地：所述的过硫酸铵、亚硫酸钠的配比为1:2.作为较佳实施例，优选地：所述的丙烯酰胺、过渡物、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-乙烯基吡啶、尿素、乙二胺四乙酸钠的质量分数依次为：70％、20％、10％、0.1％、5％、0.5％，所述步骤(4)中，恒温反应的温度为45℃，所述的步骤(3)中的PH值为6。本专利技术的有益效果：(1)由于聚合物中包括白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠作为过渡物，所以使得支撑剂具有耐高温(150℃)高盐(2万PPM)的特点；(2)在120℃时，丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物和聚丙烯酰胺的粘度保留率分别为47.1％、30.7％。说明本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液耐温性较好；(3)当NaCl、CaCl2浓度为25000mg/L、2000mg/L时，本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液和聚丙烯酰胺聚合物溶液的粘度保留率分别为23.75％、10.83％和56.3％、17.1％，且钙离子比钠离子对聚合物溶液的粘度影响更显著，说明本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液的抗盐性较好；(4)本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液与聚丙烯酰胺聚合物溶液相比，前者抗剪切性较好。本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液经过剪切放置一段时间后，分别可以恢复到未剪切前的85％，说明其具有剪切恢复性；(5)在120℃下老化一周，本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液的粘度保留率高于聚丙烯酰胺聚合物溶液，且在老化前后前者性质由弹性变为粘性。说明本专利技术中获得的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液具有较好的长期老化稳定性。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。(1)首先取亚硫酸氢钠和去离子水溶解于纯水中，然后不断搅拌下缓慢滴加环氧氯丙烷待滴加结束在85℃下反应2h后，趁热快速冷却后进行重结晶、提纯、分离固体颗粒，放于80℃下烘干，得到白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠，白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠作为原物质；(2)然后取二烯丙基胺和去离子水混合搅拌下缓慢滴加原物质，在60℃下反应4-6h，在反应过程中不断滴加50％氢氧化钠溶液，使反应体系保持弱碱性，依次经过无水甲醇浓缩、重结晶，过滤、烘千后制得白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠，白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠作为过渡物；(3)将过渡物中加入纯水中，搅拌均匀，得到备用液一；向备用液一种依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和用盐酸稀释溶解的2-乙烯基吡啶，然后加入添加剂、尿素、乙二胺四乙酸钠，待完全溶解后，调节PH值，得到备用液二。(4)向备用液二中通入氮气40-50min，在氮气保护下，在分别加入氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、亚硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、恒温反应一段时间，得到胶状产物；(5)在饱和盐水及220℃高温老化16小时后，滤矢量为15.8ml，热分解温度为250℃，(6)将反应得到的聚合物胶体用无水己醇反复洗涂、粉碎、烘干，得到四元两性疏水聚合物。对于反应过程中的各个参数，通过如下的试验例A-G，取得最佳实验参数，具体为：以过渡物的含量为变量，按照下表参数进行试验例A:对试验例A的参数进行分析发现，在高温高矿化度条件下,凝胶强度与老化时间存在矛盾关系,老化时间越长,凝胶体系就会发生降解、脱水等现象。分别采用不同浓度的丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液浓度，放入90℃的烘箱中老化。发现过度物的添加浓度12％时，使得支撑剂具有耐高温(150℃)高盐(2万PPM)的特点；以过硫酸铵与亚硫酸氢钠的比值为变量，按照下表参数进行试验例B:对试验例B的参数进行分析发现，在反应初期，温度较低，过硫酸铵与亚硫酸氢钠引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法，其特征在于：步骤(1)，首先取亚硫酸氢钠和去离子水溶解于纯水中，然后不断搅拌下缓慢滴加环氧氯丙烷待滴加结束在85℃下反应2h后，趁热快速冷却后进行重结晶、提纯、分离固体颗粒，放于80℃下烘干，得到白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠，白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠作为原物质；步骤(2)，然后取二烯丙基胺和去离子水混合搅拌下缓慢滴加原物质，在60℃下反应4-6h，在反应过程中不断滴加50％氢氧化钠溶液，使反应体系保持弱碱性，依次经过无水甲醇浓缩、重结晶，过滤、烘千后制得白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠，白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠作为过渡物；步骤(3)，将过渡物中加入纯水中，搅拌均匀，得到备用液一；向备用液一种依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和用盐酸稀释溶解的2-乙烯基吡啶，然后加入添加剂、尿素、乙二胺四乙酸钠，待完全溶解后，调节PH值，得到备用液二；步骤(4)，向备用液二中通入氮气40-50min，在氮气保护下，在分别加入氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、亚硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、恒温反应一段时间，得到胶状产物；步骤(5)，在饱和盐水及220℃高温老化16小时后，滤矢量为15.8ml，热分解温度为250℃；步骤(6)，将反应得到的聚合物胶体用无水己醇反复洗涂、粉碎、烘干，得到四元两性疏水聚合物。/n...

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酰胺和甲基丙磺酸共聚物压裂液及其制备方法，其特征在于：步骤(1)，首先取亚硫酸氢钠和去离子水溶解于纯水中，然后不断搅拌下缓慢滴加环氧氯丙烷待滴加结束在85℃下反应2h后，趁热快速冷却后进行重结晶、提纯、分离固体颗粒，放于80℃下烘干，得到白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠，白色颗粒物质3-氯-2-羟基丙磺酸钠作为原物质；步骤(2)，然后取二烯丙基胺和去离子水混合搅拌下缓慢滴加原物质，在60℃下反应4-6h，在反应过程中不断滴加50％氢氧化钠溶液，使反应体系保持弱碱性，依次经过无水甲醇浓缩、重结晶，过滤、烘千后制得白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠，白色粉末状物质3-(二烯丙基氨基)-2-羟基丙烷-1-磺酸钠作为过渡物；步骤(3)，将过渡物中加入纯水中，搅拌均匀，得到备用液一；向备用液一种依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和用盐酸稀释溶解的2-乙烯基吡啶，然后加入添加剂、尿素、乙二胺四乙酸钠，待完全溶解后，调节PH值，得到备用液二；步骤(4)，向备用液二中通入氮气40-50min，在氮气保护下，在分别加入氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化亚铁、亚硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、恒温反应一段时间，得到胶状产物；步骤(5)，在饱和盐水及220℃高温老化16小...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虎彪，
申请(专利权)人：陕西万朗石油工程技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61