用于油井流体的增粘剂的制作方法_3

文档序号:9568211阅读:来源:国知局
1. 1 :CM_MFC 与 Tyzor_212 (RTM)和 Tyzor_215 (RTM)的交联反应 向100 ml具有〇· 4 wt%浓度的CM-MFC溶液中加入以下量的Tyzor (RTM) 212和215。
[0041] 试验 1 :Tyzor-212 (0· 1%),在 93. 3Γ (200° F)下,ρΗ=8· 75 试验 2 :Tyzor-212 (0· 1%),在 149°C (300° F)下,ρΗ=8· 75 试验 3:Tyzor-215 (0.2%),在 23.9°C(75。F)下,ρΗ=9·07 试验 4 :Tyzor-215 (0· 1%),在 149°C (300° F)下,ρΗ=8· 82 试验 5 :Tyzor-215 (0· 2%),在 149°C (300° F)下,ρΗ=9· 07 试验 6 :Tyzor-215 (0· 3%),在 149°C (300° F)下,ρΗ=9· 26 样品制备:制备具有0.4 wt%浓度的CM-MFC溶液。然后向100 ml CM-MFC溶液中加入 交联剂 Tyzor-212 (0· 1 ml)或 Tyzor-215 (0· 1 ml、0. 2 ml 或 0· 3 ml)。pH 在 8. 75-9. 30 的范围内。把混合物在Warring掺混器中,在2000 rpm的速度下混合2分钟。
[0042] 把混合物加载到HPHT热老化池中,并加热至93. 3°C (200° F)或149°C (300° F)。 3小时后,使样品冷却下来,并在室温下记录与剪切速率相对比的粘度。
[0043] 如在图1和2中显示的那样,在升高的温度下伴随加入Tyzor-212或Tyzor 215的纤维流体的粘度增大,表明在升高的温度下发生了交联反应。这种粘度的提高在 149°C (300。F)比 93.3°C (200。F)下更显著。
[0044] 图1显示含有不同类型和浓度的Tyzor (RTM)交联剂和在不同老化温度下的 CM-MFC纤维溶液在10s 1剪切速率下的粘度。参照图2,显示了作为剪切速率的函数的 CM-MFC纤维溶液的剪切粘度。空心菱形为没有任何热老化的CM-MFC溶液,空心圆形为热老 化后试验2的数据,和空心三角形为热老化后试验4的数据。
[0045] 实施例 1. 2 :ME_MFC 与 Tyzorm (RTM)和 TyzorU5 (RTM)的交联反应 用ΜΕ-MFC观察到的交联效果(如在图3和4中显示的)与用CM-MFC和Tyzor-212 (RTM)以及Tyzor-215 (RTM)得到的(如在图1和2中显示的)显著相似。与不含交联剂 的纤维溶液的粘度相比较,含有交联剂时在低剪切速率范围下的粘度翻倍。在类似的纤维 和交联剂浓度下,CM-MFC的粘度与ΜΕ-MFC的粘度相比较明显更高。
[0046] 具有0. 4 wt%浓度的ΜΕ-MFC溶液用于以下试验 试验 7 :Tyzor-212 (0. 2%),在 149°C (300° F)下,热老化 3 小时 试验 8 :Tyzor-215 (0· 2%),在 25°C (77° F)下,热老化 3 小时 试验 9:Tyzor-215 (0. 2%),在 149°C(300° F)下,热老化 1 小时 试验 10 :Tyzor-215 (0· 2%),在 149°C (300° F)下,热老化 3 小时 试验7-10的pH调节在9. 4-9. 6之间。
[0047] 参照图3,显示了作为剪切速率的函数的ΜΕ-MFC纤维溶液的剪切粘度。空心菱形 为没有任何热老化的ΜΕ-MFC溶液,空心圆形为热老化后试验7的数据,和空心三角形为热 老化后试验10的数据。图4显示含有不同类型和浓度的Tyzor (RTM)交联剂的ΜΕ-MFC纤 维溶液在l〇s 1剪切速率下的粘度。
[0048] 实施例 2 :不同形式的 MFC 与 Tyzor_212 (RTM)和 Tyzor_215 (RTM)在 KC1 盐存 在下的交联反应. 该实施例显示KC1盐作为用于压裂液的添加剂的效果。在交联之前观察到加入KC1盐 减小大部分纤维素纤维的粘度。这可能与K离子在纤维表面负位点的吸附和略微破坏纤维 相互作用有关。这通过KC1存在和不存在下的ζ电位测量来证明,其中ζ电位在KC1存 在下形成维度。与带电荷的MFC比如CM-和TEMP0-MFC相比较,KC1在减小粘度方面的效 果对于不带电荷的MFC比如EN-和ΜΕ-MFC小得多。
[0049] 以下表1显示含有2 wt% KC1盐和作为交联剂的0· 2 wt% Tyzor 212 (RTM)的 MFC分散体的组成。
[0050] 表 1 以下表2列出热老化之前(BHA)和之后(AHA),MFC分散体的粘度测量。热老化为在 150°C下3小时。
[0051] 还以海水试验了各种类型MFC的交联,并且观察到了类似的趋势,因为非改性的 MFC显示在热老化后粘度显著增大,而对于改性的MFC,增大不明显。对于非改性的MFC粘 度增大表明在海水中发生了交联反应。
[0052] 表 2 如在表2中显示的那样,热老化之后的粘度增大至热老化之前值的双倍的数值或者甚 至更大,表明发生了交联反应。
[0053] 实施例3 :动态流变学 大多数的MFC型材料甚至在非常低的0. 1 wt%浓度下呈现一些粘弹性。这与纤维缠 结、氢键和其它静电相互作用有关。交联剂的使用在许多情况下导致内部结构网络的强度 增强。动态或振荡流变学为一种研究混悬液、乳液、溶液或凝胶形式中的材料粘弹性的已知 方法。
[0054] 如在该实施例中证实的那样,在150°C下,采用Tyzor 212 (RTM),ΜΕ-MFC交联后 模量G'和G"两者增大。在动态粘度测量中,弹性(储存)模量(G')为材料储存能量的 能力和粘性(损耗)模量(G")为材料耗散能量的能力。在图5中清楚地看到,交联材料的 线性粘弹性区域(LVR)长于没有交联的那种,这意味着伴随使网络交联强于没有交联。而 且交联的MFC分散体的G'和屈服点大小大于非交联的MFC的G'。
[0055] 参照图5,这显示含有Tyzor 212 (RTM)的ΜΕ-MFC在于150°C下热老化3小时之前 和之后的动态流变学。在20°C下测量流变学,并且pH为8. 9。用空心圆形(〇)显示的线代 表热老化之前的G"和用空心菱形(?)显示的线为热老化之前的G'。用实心圆形(·) 显示的线为热老化之后的G"和用实心菱形(?)显示的线为热老化之后的G'。
[0056] 现参照图6,这显示在相同的pH、温度和离子浓度条件下,对于3种不同纤维,于 20°C和pH 9下测量的MFC的动态流变学。在这种情况下,用空心圆形(〇)显示的线代表 ΜΕ-MFC的G"和实心圆形(·)显示的线代表G'。用空心菱形(?)显示的线代表EN-MFC 的G"和实心菱形(?)显示的线代表G'。用空心三角形(Δ)显示的线代表TEMPO-MFC的 G"和用实心三角形(▲)显示的线代表G'。
[0057] 图6中的曲线显示在类似的固体浓度下不同纤维的内部网络呈现不同的流变性 能比如储能模量(G')和屈服点。
[0058] 实施例4 :来自Sigma-Aldrich的4, 4' -联苯二硼酸(BPDA)作为交联剂的用途
如在以上结构中显示的BPDA为二硼酸,并可用作交联剂。该分子与硼酸相比较的有利 条件是其大的体积尺寸,这使其能够交联稀的聚合物溶液。
[0059] 溶液 1 包含 1. 6 g TEMP0-MFC + 66 g 水 + 0· 92 g KC1。
[0060] 溶液 2 包含 1· 6 g TEMPO-MFC + 66 g 水 + 0· 92 g KC1 + 0· 05g BPDA。
[0061] 在40°C和pH 9. 7下测量两种溶液的粘度。
[0062] BPDA用于在溶液2中交联TEMPO-MFC。参照图7,实心三角形曲线为溶液1和实心 圆形曲线为溶液2。如图所见,从溶液1到溶液2, TEMPO-MFC在Is 1剪切速率下的粘度从 205 mPa. s增大至1095 mPa. s。这种500%的粘度增大为交联反应的明显证据。在高剪切 区域约100- 1000s 1的剪切速率,粘度增大约30%。
[0063] 实施例5 :与戊二醛的化学交联 在该实施例中,戊二醛用于证实可用于一些油田应用比如提高油回收率(E0R)或堵水 的不同类型MFC材料的化学交联能力。采用HC1溶液把pH调节至4. 5。在混合戊二醛与所 选择的MFC溶液并调节pH后,使流体在150°C下经受加热1小时。然后使流体冷却至室温 并略微均质化,且加载到流变仪上用
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