专利名称：一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺。
背景技术：
稠化剂是高分子化合物，溶于酸液中后，能使酸液产生很高的粘度，其原因是(1)高分子化合物本身的体积很大，在溶液中扩散时其阻力也大，且其阻力随分子量的增大而增大；(2)高分子化合物的溶剂化作用束缚了大量的自由液体，使其流动性受到进一步限制；(3)高分子间的相互作用也导致其粘度上升，若使用交联剂将线状结构的高分子变成网状结构，则其粘度会剧增。稠化酸的主要技术特点是在酸液中加入稠化剂后，使之成为亲液溶胶而降低的扩散速度，从而达到缓速的目的。另外，随着体系粘度的变化，也改善了酸化液的降滤失性能和泵送时的摩擦阻力，而残酸粘度的适当提高则改善了酸液对固体残渣的悬浮和携带性能。国外自20世纪70年代稠化酸及其施工工艺开始发展起来，很快成为一种新的油、 气增产技术。目前，常用的酸液稠化剂大致可分为三类生物聚合物类、纤维素类、合成聚合物类。其中以合成聚合物中的聚丙烯酰胺(PAM)类产品的研究和应用最多。生物聚合物类稠化剂生物聚合物类主要包括黄原胶，胍胶，羟丙基胍胶等。黄原胶在一定的温度下具有良好的增稠性能，耐剪切性能。它的不足之处是易受细菌的降解，使用时必须加入杀菌剂。 胍胶类稠化剂主要是用甲醛，间苯二酚进行交联后的稠化剂。未交联的胍胶类稠化剂增稠能力不强，使用温度低。交联后的胍胶类稠化剂增稠能力很强，与盐相溶性好。唯一不足是易受酶的作用而破胶或降解。生物聚合物类增稠剂一般只能在60°C以下温度条件下使用， 经改性后也仅达70°C左右，所以其实际应用受到限制，因而用量相对较少。胍胶及其衍生物过去是常用的酸液增稠剂，现在已很少使用，在近期发展的品种中也很少。纤维素类稠化剂纤维素稠化剂主要是纤维素的改性产品，如羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素 (HEC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)，其中以CMHEC的增稠能力最强，悬砂性能好，低滤失， 残渣少，但纤维素类稠化剂易受霉菌和生物酶降解。因此一般在加入杀菌剂、低温、低剪切速率下使用。合成聚合物类稠化剂合成聚合物类与天然高分子材料相比，具有较好的耐温性能，且增稠能力强，对细菌不敏感，悬砂能力强，对地层伤害小。国内外在这方面研究比较多，其合成产品主要包括 丙烯酰胺类、乙烯类和交联聚合物类。丙烯酰胺类传统的油田用聚合物聚丙烯酰胺(PAM)由于耐高温、抗盐和抗剪切能力欠佳，只能通过相应的改性，才能满足酸化施工的要求。经改性后的丙烯酰胺类聚合物具有良好的增稠、耐酸、耐高温、抗剪切、抗盐等性能，被广泛用作酸液增稠剂。大多数的改性产品是丙烯酰胺和阳离子单体或阴离子单体的聚合物。例如，丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的聚合物，可用于盐酸、氢氟酸或二者混合物的增稠。实验表明， 在79°C条件下，由聚丙烯酰胺配制的酸液不仅粘度明显下降，还生成海绵状的残渣，而由该聚合物配制的酸液仍能保持粘度，且不生成残渣。乙烯类聚合物乙烯类聚合物同样广泛用作酸液增稠剂及用于其它增产措施。尽管在品种数量、用量和应用范围等方面都不及丙烯酰胺类聚合物，但也是一类有潜力可挖的聚合物增稠剂。其中聚乙烯吡咯烷酮共聚物是应用较早的一种稠化剂，具有很好的热稳定性及剪切稳定性。交联聚合物采用交联聚合物，即稠化剂与交联剂配合使用，也是酸液增稠的一种有效途径。交联剂的加入有两种方式一是配制酸液时加入，使酸液粘度因交联反应而进一步提高；二是制备聚合物稠化剂时加入，以提高稠化剂的酸溶性，进而增强稠化效果。添加交联聚合物配制的酸液粘度相当高，一般都达到冻胶状态，因此一般要配有破胶剂使用。由于天然聚合物的性能不理想，其实际应用受到限制，用量也相对减少；对天然聚合物进行改性虽可以在一定程度上改善其性能。但合成聚合物类稠化剂可以提高稠化剂的抗温性能和抗盐性能，因此开发合成聚合物具有迫切的需要，这也是目前国内外研究的热点。共聚合反应对单体的纯度要求比较高，所以在进行反应前需对即将参加反应的单体进行提纯。提纯的目的是除去原料单体中混有的阻聚剂和一些杂质单体，以免因为这些杂质的存在对聚合反应产生不良的影响，使聚合产品达不到预期的效果。单体总浓度是指所有参加反应的单体的质量与溶液总质量之比。根据自由基聚合反应动力学关系式和平均聚合度的表达式，可知提高单体总浓度有利于提高聚合物的聚合度，从而得到分子量较大的聚合物。但如果单体总浓度太高，又有可能出现胶凝效应并且有可能发生暴聚，使聚合物分子量降低，故必须严格控制单体总浓度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，该合成工艺能成功合成酸液稠化剂，合成效率高，合成成本低，操作简单，合成出的产物无需除去溶剂就可直接使用，受到广大油田工作者的青睐；且通过控制单体总浓度，从而提高了酸液稠化剂的特性粘数和转化率。本发明的目的通过下述技术方案实现一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，包括以下步骤(a)对反应单体进行提纯；(b)称取一定质量的AMPS固体溶于蒸馏水中；(c)取一定量的AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中，搅拌使三种单体在蒸馏水中充分溶解，且控制三种单体总质量占溶液总质量的25% 35% ；(d)混合均勻后，调节反应体系PH值；(e)然后将反应混合溶液移入置于恒温水浴中的反应容器内，通惰性气体排氧并搅拌一段时间后，逐滴加入引发剂溶液；
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(f)最后在惰性气体保护下进行聚合反应，即得到酸液稠化剂。所述步骤(c)中，通过移液管取AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中。所述步骤(d)中，通过氢氧化钠溶液调节其PH值。所述步骤(d)中，调节PH值时的温度为室温。所述步骤(e)中，反应容器为三颈瓶。所述步骤(e)中，惰性气体为氮气。所述步骤(C)中，三种单体总质量占溶液总质量的30%。上述AA为丙烯酸，DMDAAC为二甲基二烯丙基氯化铵，AMPS为2_甲基_2_丙烯酰
胺基丙磺酸。综上所述，本发明的有益效果是能成功合成酸液稠化剂，合成效率高，合成成本低，操作简单，合成出的产物无需除去溶剂就可直接使用，受到广大油田工作者的青睐；且通过控制单体总浓度，从而提高了酸液稠化剂的特性粘数和转化率。
图1为特性粘数与单体总浓度的关系曲线图；图2为转化率与单体总浓度的关系曲线图
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。实施例本发明涉及的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其具体步骤如下(a)对反应单体进行提纯；(b)称取一定质量的AMPS固体溶于蒸馏水中；(c)取一定量的AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中，搅拌使三种单体在蒸馏水中充分溶解，且控制三种单体总质量占溶液总质量的25% 35% ；(d)混合均勻后，调节反应体系PH值；(e)然后将反应混合溶液移入置于恒温水浴中的反应容器内，通惰性气体排氧并搅拌一段时间后，逐滴加入引发剂溶液；(f)最后在惰性气体保护下进行聚合反应，即得到酸液稠化剂。所述步骤(c)中，通过移液管取AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中。所述步骤(d)中，通过氢氧化钠溶液调节其PH值。所述步骤(d)中，调节PH值时的温度为室温。所述步骤(e)中，反应容器为三颈瓶。所述步骤(e)中，惰性气体为氮气。所述步骤(C)中，三种单体总质量占溶液总质量的30%。上述AA为丙烯酸，DMDAAC为二甲基二烯丙基氯化铵，AMPS为2_甲基_2_丙烯酰
胺基丙磺酸。
单体总浓度是指所有参加反应的单体的质量与溶液总质量之比。根据自由基聚合反应动力学关系式和平均聚合度的表达式，可知提高单体总浓度有利于提高聚合物的聚合度，从而得到分子量较大的聚合物。但如果单体总浓度太高，又有可能出现胶凝效应并且有可能发生暴聚，使聚合物分子量降低，故必须严格控制单体总浓度。为了得到最佳的单体总浓度，本发明做了单体总浓度对酸液稠化剂特性粘数和转化率的影响试验，该试验分别选定了单体总浓度为10 %、15 %、20 %、25 %、30 %、35 %、 40%、45%的几种情况进行测试，结果如图1和2所示。从图1和2可看出，在单体总浓度从15%变化到15%的过程中，随着单体总浓度的增加，共聚物的特性粘数先逐渐增加，到30%时达到最大，然后逐渐减小；而单体转化率始终随着单体总浓度的增加而逐渐增大，但增大的速度逐渐变慢，当单体总浓度大于30% 时，转化率的增加已经非常缓慢。综上，由于聚合物的特性粘数是我们最关注的指标，本发明控制三种单体总质量占溶液总质量的25% 35%，且最优为30%。上述合成工艺能成功合成酸液稠化剂，合成效率高，合成成本低，操作简单，合成出的产物无需除去溶剂就可直接使用，受到广大油田工作者的青睐；且通过控制单体总浓度，从而提高了酸液稠化剂的特性粘数和转化率。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，包括以下步骤(a)对反应单体进行提纯；(b)称取一定质量的AMPS固体溶于蒸馏水中；(c)取一定量的AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中，搅拌使三种单体在蒸馏水中充分溶解，且控制三种单体总质量占溶液总质量的25% 35% ；(d)混合均勻后，调节反应体系PH值；(e)然后将反应混合溶液移入置于恒温水浴中的反应容器内，通惰性气体排氧并搅拌一段时间后，逐滴加入引发剂溶液；(f)最后在惰性气体保护下进行聚合反应，即得到酸液稠化剂。
2.根据权利要求1所述的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，所述步骤(c)中，通过移液管取AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中。
3.根据权利要求1所述的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，通过氢氧化钠溶液调节其PH值。
4.根据权利要求1所述的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，所述步骤(d)中，调节PH值时的温度为室温。
5.根据权利要求1所述的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，所述步骤(e)中，反应容器为三颈瓶。
6.根据权利要求1所述的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，所述步骤(e)中，惰性气体为氮气。
7.根据权利要求1所述的一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺，其特征在于，所述步骤(c)中，三种单体总质量占溶液总质量的30%。
全文摘要
本发明公开了一种控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺。该控制单体总浓度的酸液稠化剂的新型合成工艺包括单体提纯；AMPS固体溶于蒸馏水；将AA和DMDAAC溶液加入AMPS溶液中并搅拌，且控制三种单体总浓度；调节PH值；排氧后加入引发剂；反应得到酸液稠化剂等步骤。本发明能成功合成酸液稠化剂，合成效率高，合成成本低，操作简单，合成出的产物无需除去溶剂就可直接使用，受到广大油田工作者的青睐；且通过控制单体总浓度，从而提高了酸液稠化剂的特性粘数和转化率。
文档编号C09K8/74GK102477130SQ20101056810
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者刘筱筱 申请人:刘筱筱