一种油田回注水用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油田回注水用压裂稠化剂及其制备方法，涉及油气田开采及高分子聚合技术领域，该制备方法包括：将丙烯腈、长链烯烃和浓硫酸进行磺化反应，得到包括离子化的基团和非离子基团的功能单体；制备功能单体所用到的原料的重量份数如下：丙烯腈5～30份，长链烯烃3～10份、浓硫酸5～12份；长链烯烃为单烯烃，且不饱和双键位于长链烯烃的中间位置；将丙烯酰胺、N,N

【技术实现步骤摘要】
一种油田回注水用压裂稠化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气田开采及高分子聚合
，特别涉及一种油田回注水用压裂稠化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的方法，是油气井增产普遍采用的主要措施之一。常规压裂施工所采用的压裂液体系，以水基压裂液为主。压裂施工完成后产生的压裂液废液主要来源于：施工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；压裂施工完成后从井筒翻拍出来的压裂液破胶液，以及剩余原胶液(基液)。不同种类的压裂液形成不同种类的压裂返排液。
[0003]压裂返排液在现场经过自然沉降、混凝、简单过滤以后会形成大量的水，这些水具有很高的矿化度，现场施工方希望能够循环利用这些回注水，但普通的线性聚合物稠化剂在回注水中难以溶解，且常规稠化剂在高矿化度回注水中被小分子盐所影响，使得稠化剂分子链发生卷曲，造成其粘度降低。因此，现有稠化剂难以解决现场回注水的再利用问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种油田回注水用压裂稠化剂及其制备方法，该压裂稠化剂能够应用于油田回注水中，在高矿化度条件下溶解并达到携砂粘度，实现了现场回注水的循环再利用，而且该压裂稠化剂体系的粘度随着矿化度的增加而增加，且在10万矿化度下的粘度不低于120mPa
·
s。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种油田回注水用压裂稠化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0006]将丙烯腈、长链烯烃和浓硫酸进行磺化反应，得到功能单体；所述功能单体包括离子化的基团和非离子基团；
[0007]其中，制备所述功能单体所用到的原料的重量份数如下：丙烯腈5～30份，所述长链烯烃3～10份、浓硫酸5～12份；所述长链烯烃为单烯烃，且不饱和双键位于所述长链烯烃的中间位置；
[0008]将丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、所述功能单体、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、去离子水和复合引发剂进行聚合反应，得到所述压裂稠化剂；
[0009]所述压裂稠化剂的回注水体系的粘度随矿化度的增加而增加，且在10万矿化度下的粘度不低于120mPa
·
s。
[0010]优选地，所述长链烯烃为碳原子数≥12的烯烃中的至少一种。
[0011]优选地，所述烯烃的碳原子数为12～22。
[0012]优选地，所述功能单体的制备包括：
[0013]将丙烯腈、所述长链烯烃和浓硫酸混匀后于5～15℃下磺化反应11～13h，然后经过滤、清洗、干燥，得到所述功能单体；其中，所述清洗采用乙酸。
[0014]优选地，所述复合引发剂包括偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；
[0015]所述偶氮类引发剂为2,2'
‑
偶氮二异丁基脒二盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈和4,4'
‑
偶氮双(4
‑
氰基戊酸)中的至少一种；
[0016]所述氧化还原引发剂包括过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过硫酸钾、甲醛次硫酸氢钠、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠中的至少两种。
[0017]更优选地，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈；
[0018]所述氧化还原引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
[0019]更优选地，所述偶氮类引发剂与所述氧化还原引发剂的质量比为(1～1.5):1。
[0020]优选地，所述压裂稠化剂的制备包括：
[0021]在反应器中加入丙烯酰胺、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺、所述功能单体、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、去离子水进行混匀，得到混合溶液，并向所述混合溶液中通入氮气，然后再加入所述复合引发剂引发所述聚合反应，得到所述压裂稠化剂。
[0022]优选地，将所述混合溶液的pH调节至4～5；
[0023]将所述混合溶液的温度调节至5～15℃。
[0024]优选地，所述通入氮气的时间为30～60min；
[0025]所述聚合反应的反应时间为1.5～2.5h。
[0026]优选地，制备所述压裂稠化剂所用到的原料的重量份数如下：丙烯酰胺100～150份，N,N
‑
二甲基丙烯酰胺10～30份，所述功能单体5～20份，2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸50～150份，去离子水400
‑
600份，复合引发剂0.03～1份。
[0027]第二方面，本专利技术提供了一种油田回注水用压裂稠化剂，应用于油田回注水中，采用上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。
[0028]优选地，所述压裂稠化剂的溶解时间为低于20min。
[0029]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0030](1)本专利技术采用水溶液聚合工艺制油田回注水用备压裂稠化剂，该压裂稠化剂中包含刚性基团、磺酸基团以及疏水型侧链结构，因而使其具有极强的抗盐性能。本专利技术制备的稠化剂的侧基是成对出现的多疏水侧链，处于高矿化度环境中时，水中的各个侧链之间产生缔合作用，使稠化剂具有更加强大的空间网络结构，具有更好的增黏、抗盐性能；而且随着矿化度增强，缔合作用也越强，粘度也会越大。因此，当稠化剂水溶液中加入支撑剂时，空间网络结构能锁住支撑剂，防止支撑剂下沉，从而起到很好的携砂作用。
[0031](2)与粘度会随体系矿化度的增高而急剧下降的现有压裂稠化剂的普通聚合物体系不同，本专利技术的油田回注水用压裂稠化剂体系的粘度会随着体系矿化度的增加而增加，表现出极强的抗盐性能，尤其在10万矿化度下的粘度不低于120mPa
·
s，在5万矿化度下的粘度也不低于72mPa
·
s。
[0032](3)本专利技术提供的功能单体中疏水链包含成对出现的大分子长链结构，为稠化剂提供了疏水型侧链结构；N,N
‑
二甲基丙烯酰胺的引入使稠化剂的聚合物分子链的刚性增强，由于位阻作用，能有效阻止其分子主链在高矿化度条件下的蜷曲，使得聚合物的抗盐性能显著增强，进而使其水溶液在高矿化度条件下保持较高的粘度。
[0033](4)本专利技术制备的稠化剂中包含强极性单体的磺酸根基团，磺酸根基团由功能单体和2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸引入，由于该基团具有很强的水化作用，因而能改善稠化剂
聚合物的溶解性；同时，更主要的是该离子基团之间的静电排斥驱使大分子链扩张，强离子性基团对盐又具有较大的容忍度，且不会与金属离子结合发生相分离，因而使稠化剂的抗盐性能显著增强。
[0034](5)本专利技术提高的制备方法步骤简单，操作工艺简便，且易于控制，功能单体也易得，因而有利于规模化生产，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油田回注水用压裂稠化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将丙烯腈、长链烯烃和浓硫酸进行磺化反应，得到功能单体；所述功能单体包括离子化的基团和非离子基团；其中，制备所述功能单体所用到的原料的重量份数如下：丙烯腈5～30份，所述长链烯烃3～10份、浓硫酸5～12份；所述长链烯烃为单烯烃，且不饱和双键位于所述长链烯烃的中间位置；将丙烯酰胺、N,N
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二甲基丙烯酰胺、所述功能单体、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、去离子水和复合引发剂进行聚合反应，得到所述压裂稠化剂；所述压裂稠化剂的回注水体系的粘度随矿化度的增加而增加，且在10万矿化度下的粘度不低于120mPa
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s。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述长链烯烃为碳原子数≥12的烯烃中的至少一种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述烯烃的碳原子数为12～22。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述功能单体的制备包括：将丙烯腈、所述长链烯烃和浓硫酸混匀后于5～15℃下磺化反应11～13h，然后经过滤、清洗、干燥，得到所述功能单体；其中，所述清洗采用乙酸。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述复合引发剂包括偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮类引发剂为2,2'
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偶氮二异丁基脒二盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈和4,4'
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偶氮双(4
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【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，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：