一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用与流程

1.本发明涉及石油开采技术领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用。


背景技术：

2.压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已经得到迅速发展和广泛应用，压裂液是压裂技术的重要组成部分。目前，国内外最常使用的压裂液为水基压裂液，已取得良好的增产效果。但是对于强水敏、水锁低压地层，传统的水基压裂液体系存在不适应性。
3.超临界二氧化碳压裂液是近年来发展起来的一种新型压裂液。超临界二氧化碳是指温度和压力均高于其临界值(t＝31.1℃，p＝7.38mpa)的二氧化碳流体，气液界面消失，是区别于气体和液体的第三种流体。其扩散系数、粘度接近于气体，密度接近于液体。利用超临界二氧化碳压裂，由于超临界二氧化碳具有极低的表面张力和很好的基质吸附强度，在进入地层后可以进入微小孔道，置换出其中的油气分子。另外，可以大量节约水资源，又可以实现二氧化碳的埋存，还可以降低原油粘度，有利于原油的开采。
4.目前，超临界二氧化碳所使用的增稠剂主要有含硅聚合物，含硅聚合物是性价比比较理想的一类，但含有大量的有机溶剂，不利于贮存、运输和环境保护。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，制备的聚合物产品对超临界二氧化碳具有较好增稠效果，使用量少，具备较好的耐温和耐压性能。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，以氟化氢氰酸酯、丙烯酸酯化合物和苯乙烯为聚合单体，在引发剂和乳化剂的作用下聚合制得；
7.其中，所述氟化氢氰酸酯的含量为聚合单体摩尔总量的55％
‑
65％，所述丙烯酸酯化合物的含量为聚合单体摩尔总量的8％
‑
12％，所述苯乙烯的含量为聚合单体摩尔总量的25％
‑
30％。
8.优选的，所述氟化氢氰酸酯为全氟三亚甲基二异氰酸酯，所述全氟三亚甲基二异氰酸酯由全氟戊二酰氯叠氮降解反应制得，全氟三亚甲基二异氰酸酯的的化学式为ocn(cf2)3nco。
9.优选的，所述丙烯酸酯系化合物为2
‑
(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、双酚a丙烯酸酯、丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯和丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯中的一种。
10.优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种。
11.优选的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸盐、油酸盐、司盘、吐温、蔗糖硬脂酸酯和苄泽中的一种。
12.一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
13.在搅拌条件下，将各组分按上述比例进行反应，所述反应的条件包括：温度为80
‑
100℃，时间为4
‑
8h。
14.一种超临界二氧化碳增稠剂，在油田压裂液中应用。
15.本发明的有益效果为：
16.(1)全氟三亚甲基二异氰酸酯含有
‑
nco基团，
‑
nco基团内聚能较高，表面张力大，从而使超临界二氧化碳增稠剂具有良好的增黏效果，增稠速度快。
17.(2)全氟三亚甲基二异氰酸酯含有
‑
nco基团中含有氟原子，由于氟原子半径非常小，所以c
‑
f键键长短，键能高，氟化氢氰酸酯的耐热性、耐氧化性及耐化学性等性能优良，使增稠剂具备较好的耐温和耐压性能。
18.(3)氟原子结合电子能力强、可极化率小，增粘剂分子内或分子间的链与链间的相互作用越弱，分子链的柔顺性越好，从而增粘剂越容易溶于co2形成均相体系，有利于在co2中溶解。
19.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
20.图1是本发明制备的超临界二氧化碳增稠剂的测试结果。
具体实施方式
21.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
22.本发明提供了一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，以氟化氢氰酸酯、丙烯酸酯化合物和苯乙烯为聚合单体，在引发剂和乳化剂的作用下聚合制得；
23.其中，所述氟化氢氰酸酯的含量为聚合单体摩尔总量的55％
‑
65％，所述丙烯酸酯系化合物的含量为聚合单体摩尔总量的8％
‑
12％，所述苯乙烯系化合物的含量为聚合单体摩尔总量的25％
‑
30％。
24.所述氟化氢氰酸酯为全氟三亚甲基二异氰酸酯，所述全氟三亚甲基二异氰酸酯由全氟戊二酰氯叠氮降解反应制得，全氟三亚甲基二异氰酸酯的的化学式为ocn(cf2)3nco。
25.所述丙烯酸酯系化合物为2
‑
(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、双酚a丙烯酸酯、丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯和丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯中的一种。
26.所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种。
27.所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸盐、油酸盐、司盘、吐温、蔗糖硬脂酸酯和苄泽中的一种。
28.一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
29.在搅拌条件下，将各组分按上述比例进行反应，所述反应的条件包括：温度为80
‑
100℃，时间为4
‑
8h。
30.实施例1
31.在搅拌条件下将占聚合单体摩尔总量65％的氟化氢氰酸酯、10％的乙二醇二甲基丙烯酸酯与25％的苯乙烯混合到一起进行反应，再加入45ppm的偶氮二异丁腈和250ppm的十二烷基硫酸钠，升温至85℃，反应时间为7小时。
32.实施例2
33.在搅拌条件下将占聚合单体摩尔总量60％的氟化氢氰酸酯、10％的乙二醇二甲基丙烯酸酯与30％的苯乙烯混合到一起进行反应，再加入45ppm的偶氮二异丁腈和250ppm的十二烷基硫酸钠，升温至85℃，反应时间为7小时。
34.测试：将实施例1和2的产物各取5g溶解于20ml溶剂中，溶解后分别称为粘稠剂1和粘稠剂2，将粘稠剂1和2按照表1中用量分别加入超临界二氧化碳中，然后再使用高温高压粘度计进行测试。
35.表1为粘稠剂增稠超临界二氧化碳的测试条件及效果
36.从表1中可以看出，在相同粘稠剂用量、相同的压力及温度的条件下，粘稠剂1的超临界二氧化碳的体系黏度大于粘稠剂2的超临界二氧化碳的体系黏度。
37.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。


技术特征：
1.一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，其特征在于，以氟化氢氰酸酯、丙烯酸酯化合物和苯乙烯为聚合单体，在引发剂和乳化剂的作用下聚合制得；其中，所述氟化氢氰酸酯的含量为聚合单体摩尔总量的55％
‑
65％，所述丙烯酸酯化合物的含量为聚合单体摩尔总量的8％
‑
12％，所述苯乙烯的含量为聚合单体摩尔总量的25％
‑
30％。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，其特征在于：所述氟化氢氰酸酯为全氟三亚甲基二异氰酸酯，所述全氟三亚甲基二异氰酸酯由全氟戊二酰氯叠氮降解反应制得。3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，其特征在于：所述丙烯酸酯化合物为2
‑
(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、双酚a丙烯酸酯、丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯和丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯中的一种。4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种。5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸盐、油酸盐、司盘、吐温、蔗糖硬脂酸酯和苄泽中的一种。6.权利要求1
‑
5中任意一项所述的超临界二氧化碳增稠剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：在搅拌条件下，将各组分按上述比例进行反应，所述反应的条件包括：温度为80
‑
100℃，时间为4
‑
8h。7.权利要求1
‑
6任一项所述一种超临界二氧化碳增稠剂，其特征在于：在油田压裂液中应用。

技术总结
本发明公开了一种超临界二氧化碳增稠剂的制备方法及应用，以氟化氢氰酸酯、丙烯酸酯化合物和苯乙烯为聚合单体，在引发剂和乳化剂的作用下聚合制得，其中，所述氟化氢氰酸酯的含量为聚合单体摩尔总量的55％


技术研发人员：张永欣 刘牧 欧洋 李云飞
受保护的技术使用者：陕西邦希化工有限公司
技术研发日：2021.07.10
技术公布日：2021/10/8