一种抗温抗盐压裂液增稠剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗温抗盐压裂液增稠剂及其制备方法，涉及油气田勘探开发领域压裂过程中一种聚合物增稠剂。本发明专利技术包括如下步骤：先用α

【技术实现步骤摘要】
一种抗温抗盐压裂液增稠剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气田勘探开发领域压裂过程中一种聚合物增稠剂。

技术介绍

[0002]压裂是一种常用的石油增产操作，压裂是利用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产措施。其中的支撑剂又称压裂液。压裂液需要足够的粘度以传递动力、减少滤失和携带支撑剂。
[0003]增稠剂是水基压裂液中的主要添加剂，关系到压裂液的使用性能及压裂成败。
[0004]目前使用的压裂液增稠剂分为天然聚多糖及其衍生物与合成聚合物两大类，天然胍胶及其衍生物作为增稠剂的压裂液破胶不完全，破胶后有残渣导致压裂效果变差限制了其发展；目前合成聚合物增稠剂来源稳定、调整容易、耐温优良、没有残渣，已经得到广泛应用。但是存在着抗温能力较差(低于85℃)，需加入交联剂提高压裂液粘度，增强其携砂能力，故使用成本增高；抗盐性不好，耐矿化度低。本专利技术在此基础上以更为简单易行的操作工艺制备分子量高、耐盐性好、溶解速度快的聚合物产品，对降低生产成本、增强增稠效果和方便现场施工均十分有利。
[0005]现有技术中，已有研究人员通过引入单一的抗盐单体或抗温单体进行共聚，使得聚合物具有耐受高温和高矿化度的能力，其中常见的抗盐单体，例如阳离子抗盐单体对产品的耐受高矿化度的提升有限，而一些甜菜碱类的抗盐单体的市场价格较高，不适合大规模的推广和应用。抗温单体添加的主要有N、N
‑
二甲基丙烯酰胺和N
‑
乙烯吡咯环酮等，该类抗温单体的引入，由于单体活性差，导致制备的聚合物分子量比较低，无法较好的满足油田需求。专利CN113024722A公开了一种抗盐型压裂液增稠剂及其制备方法，将抗盐单体与丙烯酰胺、螯合剂、助溶剂等混合制备增稠剂，分子量达1500万，具备一定抗温性，但是抗温性能不够。
[0006]本专利技术研发一种同时具有抗盐抗温性能的功能型单体，且单体活性高，带入的杂质少，可以制备出分子量高、抗温抗盐性能好的抗温抗盐聚合物。另外，现有的抗温抗盐聚合物制备过程中，需要加入大量热引发剂，导致产品的残留引发剂较多，而高温高盐条件下，由于残留的热引发剂会分解，攻击聚合物链，降低产品的粘度，产生副作用。因此，采用光引发聚合技术，再引入具有抗温抗盐的功能单体，从而大幅度提高聚合物的分子量和抗温抗盐性能，满足高温高矿化度油田压裂需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的之一是提供一种抗温抗盐压裂液增稠剂，解决现有技术中存在的聚合物的分子量低和抗温抗盐性能不良的问题。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术所述抗温抗盐压裂液增稠剂具有如下通式结构单元：
[0010][0011]结构式中，x为为65000
‑
80000；y为30000
‑
45000；n为4
‑
6。
[0012]本专利技术的目的之二是提供一种抗温抗盐压裂液增稠剂的制备方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1、将α
‑
烯烃胺与SO3进行磺化反应，控制磺化温度为5
‑
10℃，将磺化后混合液加热到50
‑
60℃，分层，取下层液体，干燥，得到磺酸烷基胺；
[0014]步骤2、将上述制得的磺酸烷基胺与苯甲醛在70℃下回流反应16h，降低反应温度至5℃
‑
10℃，蒸馏，得到苯甲酰胺烷基磺酸；
[0015]步骤3、将苯甲酰胺烷基磺酸温度降低到0
‑
5℃在三乙胺存在下与丙烯酰氯反应4
‑
6小时得到一种抗温抗盐功能单体N
‑
苄基
‑
N
‑
丙烯酰胺基
‑
烷基磺酸(AMBPS)；
[0016]步骤4、将抗温抗盐功能单体N
‑
苄基
‑
N
‑
丙烯酰胺基
‑
烷基磺酸、丙烯酰胺、螯合剂、助溶剂、光引发剂和去离子水加入容器中混合溶解，调节溶液pH至6.5～7.5，通氮除氧20～30min；
[0017]步骤5、将上述通氮除氧后的溶液置于紫外灯下照射50～80min制得增稠剂原料；
[0018]步骤1中所述α
‑
烯烃胺中的碳原子数为4
‑
6，碳数越小所制得的单体反应活性越高，优选碳原子数为4；
[0019]所述α
‑
烯烃胺与SO3摩尔比为1:1
‑
1:1.3；
[0020]步骤2中所述磺酸烷基胺与苯甲醛摩尔比为1:1
‑
1:1.2。
[0021]步骤3中所述苯甲酰胺烷基磺酸与丙烯酰氯反应摩尔比为1:1
‑
1:1.2，所述三乙胺为2
‑
4％三乙胺。
[0022]步骤4中所述螯合剂为乙二胺四乙酸及其盐、乙二胺四丙酸及其盐、二乙烯三胺五乙酸及其盐中的两种，所述两种螯合剂重量比为1:1，所述PH值调节为用NaOH调节。
[0023]所述助溶剂为尿素和纳米纤维素，所述尿素和纳米纤维素重量比为1:1。
[0024]所述引发剂为2,2'
‑
偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'
‑
偶氮[2
‑
(2
‑
咪唑啉
‑2‑
基)丙烷]二盐酸盐、4,4'
‑
偶氮双(4
‑
氰基戊酸)中的任两种，所述两种引发剂重量比为1:1。
[0025]所述一种抗温抗盐增稠剂，以增稠剂原料总质量为基准以质量百分数计，由以下组分按比例混合聚合而成：
[0026]丙烯酰胺15～25％，抗温抗盐功能单体(AMBPS)5
‑
15％，螯合剂0.02％～0.05％，助溶剂1％～3％，引发剂0.01％～0.02％，余量为去离子水。
[0027]有益效果：本专利技术提供的一种抗温抗盐型压裂液增稠剂及其制备方法，相较于现有技术而言，具有如下优点：
[0028]1、本专利技术制备了一种抗温抗盐功能单体，该功能单体同时具有苯环和磺酸盐官能
团，可以同时替代多种抗温和抗盐单体，引入的功能官能团具有优异的抗温抗盐性能，抗温性能达到耐温130℃以上，抗盐性能复合盐水粘度达67.7cp；同时比分别使用抗温单体和抗盐单体复合带入的杂质少，且单体活性高。
[0029]2、本专利技术提供的增稠剂制备方法，筛选合适比例，通过控制抗温抗盐功能单体的用量，便于不同片段发挥协同作用，可有效避免连续降解过程的发生或增强基团间位阻作用，可以得到增稠剂具有更好的抗温抗盐效果。
[0030]3、本专利技术中所采用的螯合剂，一方面可以合成中可以避免杂质离子的干扰，在应用中可以络合钙镁离子以增强抗盐性；另一方面，螯合剂中的羧基等基团还可以与配制溶液中的钙镁铁离子络合会促进交联，增加粘度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗温抗盐压裂液增稠剂，其特征在于具有如下通式结构单元：结构式中，x为65000
‑
80000；y为30000
‑
45000；n为4
‑
6。2.根据权利要求1所述的抗温抗盐压裂液增稠剂，其特征在于：n数值为4。3.根据权利要求1所述的抗温抗盐压裂液增稠剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、将α
‑
烯烃胺与SO3进行磺化反应，控制磺化温度为5
‑
10℃，将磺化后混合液加热到50
‑
60℃，分层，取下层液体，干燥，得到磺酸烷基胺；步骤2、将上述制得的磺酸烷基胺与苯甲醛在70℃下回流反应16h，降低反应温度至5℃
‑
10℃，蒸馏，制得苯甲酰胺烷基磺酸；步骤3、将苯甲酰胺烷基磺酸温度降低到0
‑
5℃在三乙胺存在下与丙烯酰氯反应4
‑
6小时得到抗温抗盐功能单体N
‑
苄基
‑
N
‑
丙烯酰胺基
‑
烷基磺酸；步骤4、将抗温抗盐功能单体N
‑
苄基
‑
N
‑
丙烯酰胺基
‑
烷基磺酸、丙烯酰胺、螯合剂、助溶剂、光引发剂和去离子水加入容器中混合溶解，调节溶液pH至6.5～7.5，通氮除氧20～30min；步骤5、将通氮除氧后的溶液置于紫外灯下照射50～80min制得抗温抗盐压裂液增稠剂原料。4.根据权利要求3所述的一种抗温抗盐压裂液增稠剂的制备方法，其特征在于：步骤1中所述α
‑
烯烃胺中的碳原子数为4
‑
6，所述α
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江勇，
申请(专利权)人：南通博亿化工有限公司，
类型：发明
国别省市：