一种制备压裂稠化剂的组合物、压裂稠化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种制备压裂稠化剂的组合物、压裂稠化剂及其制备方法，属于聚合水溶性高分子石油助剂技术领域，该组合物包括水相、油相、还原剂、结构调节剂和转相剂，水相包括以重量份计的丙烯酰胺200~240份、功能单体5~10份、阴离子单体80~120份、种子聚合物30~50份、去离子水300~400份、氧化剂0.02~0.04份和第一偶氮类引发剂0.3~0.5份；油相包括以重量份计的白油220~260份、乳化剂25~35份；和以重量份计的还原剂0.2~0.5份、结构调节剂0.008~0.012份和转相剂22~28份。本发明专利技术的压裂稠化剂速溶，具有优良的携砂性能，耐盐抗剪切性能，破胶完全，无残渣，易于返排。易于返排。易于返排。

【技术实现步骤摘要】
一种制备压裂稠化剂的组合物、压裂稠化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合水溶性高分子石油助剂
，特别涉及一种制备压裂稠化剂的组合物、压裂稠化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]面对世界范围内的石油资源紧张和我国石油需求量快速增加的严峻形式，我国油气藏的勘探开发与增产面临挑战。压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到迅速发展和广泛应用；压裂是最大程度提高储层导流能力，达到增加油气产量的目的，压裂时所用的压裂液是压裂技术的重要组成部分，其必须具有较高的粘度、高的抗剪切性、优异的携砂能力和破胶无残渣的环保性等特点。稠化剂作为压裂液的主要添加剂，起到提高压裂液的粘度，降低压裂液滤失、摩阻以及悬浮和携带支撑的作用。
[0003]随着资源的开发不断向纵深发展，钻井越来越深，储层温度也越来越高，对压裂体系的耐温耐剪切性能提出了更高的要求，要求压裂液在150℃以上的储层温度下可以保持良好的流变性和携砂能力；针对压裂液耐超高温问题，国内外开展了基于聚合物稠化剂的研究；早期一般合成聚合物有聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺等，其在油田开发中存在着剪切稳定性差及温度稳定差等弱点；近年来出现了低聚物压裂液，其性能弥补了一般聚合物的特点，但是低聚物存在的缺点是不够耐高温，而对于一些超过150℃的高温井来说，低聚物产品就不再适用。
[0004]增稠剂是压裂液中的重要组成部分，丙烯酰胺类聚合物作为增稠剂在压裂液中可以增加压裂液的体相粘度；作为减阻剂也可以抑制湍流降低能耗，提高压裂效果并降低成本；传统的聚丙烯酰胺应用于油气田时，配液车需要提前进入现场配液，稠化剂在储液罐中充分溶胀，压裂车进入现场再将储液罐液体重新循环，防止液体不均匀在压裂过程中出现问题；施工周期长、配液强度大，已不能满足页岩气井大规模压裂的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种制备压裂稠化剂的组合物、压裂稠化剂及其制备方法，本专利技术制得的压裂稠化剂速溶，具有优良的携砂性能，耐盐抗剪切性能，破胶完全，无残渣，易于返排。
[0006]本专利技术在第一方面提供了一种制备压裂稠化剂的组合物，所述组合物包括水相、油相、还原剂、结构调节剂和转相剂；所述水相包括以下重量份数的原料组分：丙烯酰胺200~240份、功能单体5~10份、阴离子单体80~120份、种子聚合物30~50份、去离子水300~400份、氧化剂0.02~0.04份和第一偶氮类引发剂0.3~0.5份；所述种子聚合物以丙烯酸钠、功能单体、去离子水、链转移剂和第二偶氮类引发剂为原料制备而成；所述功能单体以有机酸、碳酸钾、对氯苯乙烯、三乙醇胺和二乙烯三胺为原料制备
而成；所述阴离子单体为丙烯酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸中的至少两种的组合；所述氧化剂为过硫酸盐或过氧化氢；所述油相包括以下重量份数的原料组分：白油220~260份、乳化剂25~35份；所述乳化剂包括司盘和吐温；所述还原剂的重量份数为0.2~0.5份；所述还原剂为亚硫酸氢钠；所述结构调节剂的重量份数为0.008~0.012份；所述结构调节剂为N
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羟甲基丙烯酰胺；所述转相剂的重量份数为22~28份；所述转相剂为醇醚类转相剂、酚醚类转相剂中的至少一种。
[0007]优选地，制备所述功能单体的原料组分包括摩尔比为(1.2~1.8):(0.2~0.5):(1.5~2):(2.25~4):1的有机酸、碳酸钾、对氯苯乙烯、三乙醇胺和二乙烯三胺，其中，所述有机酸选自十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸中的至少一种。
[0008]优选地，所述种子聚合物采用包括以下重量份数的原料组分制备而成：丙烯酸钠15~25份、功能单体2~3份、去离子水75~85份、链转移剂0.15~0.3份、第二偶氮类引发剂0.2~0.5份；所述链转移剂为次磷酸钠，所述第二偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐；所述种子聚合物的固含量为15~25wt%。
[0009]优选地，所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过氧化氢。
[0010]优选地，所述第一偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈中的任意一种或至少两种的组合。
[0011]优选地，所述转相剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
[0012]优选地，所述司盘和所述吐温质量比为1:(0.2~0.6)；所述司盘包括司盘20、司盘80、司盘85中的任意一种或至少两种的组合，所述吐温包括吐温20、吐温60、吐温80中的任意一种或至少两种的组合。
[0013]本专利技术在第二方面提供了一种压裂稠化剂的制备方法，所述制备方法采用的原料包括第一方面所述的组合物，所述制备方法包括如下步骤：（1）将白油和乳化剂混合均匀得到油相；（2）依次加入去离子水、功能单体、阴离子单体、丙烯酰胺、种子聚合物充分混合，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0~8.0，加入氧化剂和第一偶氮类引发剂得到水相；（3）将油相和水相混合，进行乳化，后经吹入氮气、冷却，得到混合物；（4）向混合物中缓慢注入还原剂溶液，控制温度以(0.3~0.6)℃/min的升温速率升至42~45℃，并恒温反应1h，加入结构调节剂溶液，继续反应至温度不再变化，冷却至25℃，加入转相剂，得到所述压裂稠化剂。
[0014]优选地，在步骤（2）中，所述功能单体的制备包括如下步骤：(i)将有机酸、二乙烯三胺和碳酸钾混合后，经第一步反应，得到第一单体；(ii)将第一单体溶于丙酮，加入对氯苯乙烯、三乙醇胺，经第二步反应后，经重结晶
‑
干燥，得到所述功能单体。
[0015]优选地，所述第一步反应为通氮除氧30min后，于30~40℃下，反应5~6h；所述第二步反应为通氮除氧30min后，并在氮气保护下，于10~20℃水浴中反应4~5h；所述重结晶
‑
干燥为用乙酸乙酯重结晶并抽滤后，于40~45℃低温干燥2~4h。
[0016]优选地，在步骤（2）中，所述种子聚合物的制备方法为：将丙烯酸钠、功能单体、链转移剂、去离子水混合后，加入氢氧化钠溶液调节pH至7.0~8.0，通氮除氧30min后，于45~50℃加入第二偶氮类引发剂，反应4~6h，得到所述种子聚合物。
[0017]优选地，在步骤（3）中，进行所述乳化至混合体系粘度大于1000cps后倒入聚合釜中吹氮气60min，冷却至16~18℃；优选地，在步骤（4）中，所述还原剂溶液为质量分数为1%的亚硫酸氢钠溶液；所述结构调节剂溶液为质量分数为1%的N
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羟甲基丙烯酰胺溶液；所述结构调节剂溶液的加入方式为用注射泵2min内缓慢注入。
[0018]本专利技术在第三方面提供了一种压裂稠化剂采用第二方面所述的制备方法制备得到。
[0019]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：（1）本专利技术的压裂稠化剂采用油包水反相乳液聚合方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备压裂稠化剂的组合物，所述组合物包括水相、油相、还原剂、结构调节剂和转相剂，其特征在于：所述水相包括以下重量份数的原料组分：丙烯酰胺200~240份、功能单体5~10份、阴离子单体80~120份、种子聚合物30~50份、去离子水300~400份、氧化剂0.02~0.04份和第一偶氮类引发剂0.3~0.5份；所述种子聚合物以丙烯酸钠、功能单体、去离子水、链转移剂和第二偶氮类引发剂为原料制备而成；所述功能单体以有机酸、碳酸钾、对氯苯乙烯、三乙醇胺和二乙烯三胺为原料制备而成；所述阴离子单体为丙烯酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸中的至少两种的组合；所述氧化剂为过硫酸盐或过氧化氢；所述油相包括以下重量份数的原料组分：白油220~260份、乳化剂25~35份；所述乳化剂包括司盘和吐温；所述还原剂的重量份数为0.2~0.5份；所述还原剂为亚硫酸氢钠；所述结构调节剂的重量份数为0.008~0.012份；所述结构调节剂为N
‑
羟甲基丙烯酰胺；所述转相剂的重量份数为22~28份；所述转相剂为醇醚类转相剂、酚醚类转相剂的至少一种。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：制备所述功能单体的原料组分包括摩尔比为(1.2~1.8):(0.2~0.5):(1.5~2):(2.25~4):1的有机酸、碳酸钾、对氯苯乙烯、三乙醇胺和二乙烯三胺，其中，所述有机酸选自十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述种子聚合物采用包括以下重量份数的原料组分制备而成：丙烯酸钠15~25份、功能单体2~3份、去离子水75~85份、链转移剂0.15~0.3份、第二偶氮类引发剂0.2~0.5份；所述链转移剂为次磷酸钠，所述第二偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐；所述种子聚合物的固含量为15~25wt%。4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过氧化氢；和/或所述第一偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述转相剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合；所述司盘和所述吐温质量比为1:(0.2~0.6)；所述司盘包括司盘2...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，刘超，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：