一种乳液型稠化剂及其制备方法与流程

文档序号:36313565发布日期:2023-12-07 19:13阅读:62来源:国知局

本发明属于石油开采,具体涉及一种乳液型稠化剂及其制备方法。


背景技术:

1、随着能源需求的不断增加以及低渗油气田勘探程度的加深,水力压裂技术作为油气增产的重要技术之一受到了广泛的关注。同时,压裂作为一种改善低渗透油藏的增产措施在各大油田的应用越来越广泛,压裂液的发展也越来越快,压裂液是压裂改造的核心,在压裂过程中起到传递压力、携带支撑剂、增强造缝能力等作用,可提高油气的导流能力。

2、压裂时所用的压裂液必须具有高的粘度、高的抗剪切性、高的携沙性等特点。稠化剂作为水基压裂液的主剂,用以提高压裂液的粘度,降低压裂液滤失,悬浮和携带支撑剂。

3、稠化剂种类繁多,主要有胍胶、黏弹性表面活性剂和合成聚合物。胍胶及其衍生物类稠化剂应用广泛,但其价格较高且不溶物含量高,但是对地表产生的伤害较大。人工合成聚合物稠化剂来源广泛且具有增稠能力高、耐温性好、残渣率低、携砂能力好等优点,成为压裂液研究的热点。

4、cn1073194a公开了一种压裂液增稠剂,适用于低渗透油气层的压裂改造作业。采用草本植物天豆粉,经乙醇、烧碱、环氧丙烷和水对其进行化学改性而成。但该压裂液稠化剂含残渣量高,并且耐温效果不好。

5、cn113372516a提供了一种稠化剂超细粉、巨臂型稠化剂及其制备方法和应用,本发明提供的巨臂型稠化剂,按重量份计,包含以下组分:稠化剂超细粉500-650份,悬浮剂5-10份,激活剂2-5份,提切剂5-10份,乳化分散剂5-10份,白油325-480份;本发明提供的巨臂型稠化剂,形成了具有较短分子主链,但具有粗长侧链结构的分子链结构,改变聚合物的粘弹性,在高温及高盐条件下,聚合物都具有极高的粘度,且其热稳定性极好,可适应于温度达到220℃的超深井压裂施工作业,且溶解速度极快,3min即可全部溶解,明显缩短溶解时间和降低溶解产品引起的能耗,适应于海水以及产出水在线压裂施工作业。但是该悬浮体系的稳定性稍差,而且该稠化剂使用的用量偏大。


技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术存在的不足而提供一种乳液型稠化剂及其制备方法。本发明稠化剂具有合成简单、无副产物、高表观粘度、耐剪切能力强、摩阻小的优点。

2、本发明第一个目的公开了一种乳液型稠化剂,所述的稠化剂组成和质量组份如下:

3、稠化剂主剂        1份;

4、威兰胶            0.0001-0.0002份;

5、水                0.1-0.2份。

6、所述的稠化剂主剂的分子结构式如下:

7、

8、其中:

9、a=5000-50000,更优选为a=10000-20000;

10、b=2000-40000,更优选为b=5000-10000;

11、c=2000-40000,更优选为c=2000-10000;

12、d=1000-20000,更优选为d=2000-5000。

13、优选地,所述的稠化剂主剂分子量为5000000-20000000。

14、本发明另一个目的公开了上述乳液型稠化剂的制备方法,具体步骤如下:

15、(1)第一四口烧瓶用氮气吹扫2-3min,依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐、白油、乳化剂、缓冲盐、水,开启搅拌,直到所有原材料完全成为均匀的乳状液,用氢氧化钠溶液调节ph7-8;

16、(2)在高位滴液漏斗中加入引发剂,缓慢滴加到第一四口烧瓶中,滴加完毕,升温到85-90℃,继续搅拌60-80min,得到稠化剂主剂;

17、(3)第二四口烧瓶加入威兰胶和水,边搅拌边加热,得到均匀的威兰胶水溶液,将第一四口烧瓶中的稠化剂主剂加入到第二四口烧瓶中,搅拌60-90min,得到产品稠化剂。

18、在本发明中,优选地,基于1摩尔份的乙烯基三乙氧基硅烷,所述的1-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐的用量分别为0.4-0.8摩尔份、0.4-0.8摩尔份、0.2-0.4摩尔份;更优选地,基于1摩尔份的乙烯基三乙氧基硅烷,所述的1-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐的用量分别为0.4-0.6摩尔份、0.4-0.6摩尔份、0.2-0.3摩尔份。

19、在本发明中,优选地,步骤(1)中所述白油、乳化剂、缓冲盐、水与乙烯基三乙氧基硅烷的重量比为0.1-0.2:0.05-0.1:0.03-0.05:15-20:1。

20、在本发明中,优选地,步骤(1)中所述乳化剂为tx-10(壬基酚聚氧乙烯醚)、sp-60(山梨醇酐硬脂酸酯)的混合物,重量比为0.5-2:1。

21、在本发明中,优选地,步骤(1)中所述缓冲盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种。

22、在本发明中,优选地,步骤(2)中所述引发剂为偶氮二异丁腈、或偶氮二异戊腈的乙醇溶液,引发剂的质量浓度为5-10%,引发剂与乙烯基三乙氧基硅烷的重量比0.2-1:1。

23、在本发明中,优选地,步骤(3)中所述威兰胶、水与稠化剂主剂的重量比为0.0001-0.0002:0.1-0.2:1。

24、本发明所述的油田压裂液稠化剂主剂合成反应方程式如下:

25、

26、

27、本发明的稠化剂主剂是高分子聚合物,聚合单体包括乙烯基三乙氧基硅烷、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、 1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐。其中,乙烯基三乙氧基硅烷具有低于常规表面活性剂的表面张力,可以降低摩擦阻力,同时携沙能力较强;1-乙烯基-2-吡咯烷酮具有较强的刚性,可以大幅度提高分子的抗剪切力;2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、 1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐可以提高产品聚合度和聚合均匀度,提高聚合分子量。白油可以大幅度降低摩擦阻力;威兰胶是一种高分子多糖,分子中含有大量的羟基,可以发生枝接作用,和主剂混合后,可以进一步提高产品的粘度和携沙作用,而且有耐酸碱、耐盐、耐高温的特点。

28、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果:

29、(1)本发明的油田压裂液稠化剂合成原材料易得,合成工艺简单,没有副产物;

30、(2)本发明的油田压裂液稠化剂具有较高的表观粘度高,0.5wt%的浓度表观粘度大于100mpa·s;具有较高耐剪切能力,在60℃、170s-1的条件下连续按剪切2h,表观粘度大于90mpa·s;具有较好的降阻效应,降阻率大于70%。



技术特征:

1.一种乳液型稠化剂,其特征在于,所述的稠化剂组成和质量组份如下:

2.根据权利要求1所述的一种乳液型稠化剂,其特征在于,所述的稠化剂主剂的分子结构式如下:

3.根据权利要求1所述的一种乳液型稠化剂,其特征在于,所述乳液型稠化剂粘均分子量为5000000-20000000。

4.一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体步骤如下:

5.根据权利要求4所述一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,基于1摩尔份的乙烯基三乙氧基硅烷,所述的1-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐的用量分别为0.4-0.8摩尔份、0.4-0.8摩尔份、0.2-0.4摩尔份。

6.根据权利要求5所述一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,基于1摩尔份的乙烯基三乙氧基硅烷,所述的1-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐的用量分别为0.4-0.6摩尔份、0.4-0.6摩尔份、0.2-0.3摩尔份。

7.根据权利要求4所述一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述白油、乳化剂、缓冲盐、水与乙烯基三乙氧基硅烷的重量比为0.1-0.2:0.05-0.1:0.03-0.05:15-20:1。

8.根据权利要求4所述一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、山梨醇酐硬脂酸酯的混合物,重量比为0.5-2:1。

9.根据权利要求4所述一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述缓冲盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种。

10.根据权利要求4所述一种乳液型稠化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述引发剂为偶氮二异丁腈、或偶氮二异戊腈的乙醇溶液,引发剂的质量浓度为5-10%,引发剂与乙烯基三乙氧基硅烷的重量比0.2-1:1。


技术总结
本发明属于石油开采技术领域,具体涉及一种乳液型稠化剂及其制备方法。所述的制备方法如下:在第一四口烧瓶依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、1‑乙烯基‑2‑吡咯烷酮、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、1‑乙烯基‑3‑乙基咪唑溴盐、白油、乳化剂、缓冲盐、水,开启搅拌,形成均匀的乳状液,调节pH值;在高位滴液漏斗中加入引发剂,缓慢滴加到第一四口烧瓶中,滴加完毕,升温,搅拌,得到稠化剂主剂;第二四口烧瓶加入威兰胶和水,边搅拌边加热,得到均匀的威兰胶水溶液,将第一四口烧瓶中的稠化剂主剂加入到第二四口烧瓶中,搅拌,得到产品稠化剂。本发明稠化剂具有合成简单、无副产物、高表观粘度、耐剪切能力强、摩阻小的优点。

技术研发人员:张刘杰,王中鹏,毛千千,刘红,王倩,李建学,张小康,何佳恩
受保护的技术使用者:东营市宝泽能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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