水基压裂液增稠剂及其制备方法技术

一种水基压裂液增稠剂及其制备方法，由49～57质量％的丙烯酰胺、35～39质量％的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和8～12质量％的4-丙烯酰吗啉共聚合而生成的水溶性聚合物；首先，将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和4-丙烯酰吗啉加入到去离子水中，使这三种物质的总质量浓度在23～35质量％；接着，用碱或酸将溶液的PH调整至6～12；最后，加入聚合引发剂和链转移剂引发聚合反应，聚合体系温度达到最高点后保持1～2小时，制得水溶性聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，由49～57质量％的丙烯酰胺、35～39质量％的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和8～12质量％的4-丙烯酰吗啉共聚合而生成的水溶性聚合物；首先，将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和4-丙烯酰吗啉加入到去离子水中，使这三种物质的总质量浓度在23～35质量％；接着，用碱或酸将溶液的PH调整至6～12；最后，加入聚合引发剂和链转移剂引发聚合反应，聚合体系温度达到最高点后保持1～2小时，制得水溶性聚合物。【专利说明】水基压裂液増稠剂及其制备方法
本专利技术属于增稠剂
，特别是水基压裂液增稠剂。
技术介绍
水基压裂液增稠剂目前国内外主要采用的有天然植物胶及其衍生物、纤维素及其衍生物、合成水溶性聚合物等三类，目前应用最为广泛的是胍胶及其衍生物。为了满足高温、低伤害等压裂作业的需要，人们不断的开发出用于水基压裂液的聚合物增稠剂。 国内外使用的压裂液主要分为水基压裂液、油基压裂液、醇基压裂液以及泡沫压裂液等，由于水基压裂液具有成本低、性能好等优点，在国内外被广泛使用。增稠剂是水基压裂液的最主要添加剂，目前，国内外所用水基压裂液增稠剂品种很多，主要有天然植物胶及其衍生物、纤维素衍生物、合成聚合物等。植物胶及其衍生物由于具有增稠能力强、易交联形成冻胶且性能稳定等优点而成为国内外压裂作业中使用最多的增稠剂品种，约占各种增稠剂使用量的90%。其中胍胶在国外使用最普遍，胍胶最早由美国在20世纪60年代开发应用。而国内，除胍胶外，还有田菁胶和香豆胶。胍胶增稠能力在各种植物胶中最强，但水不溶物含量高，并且易被生物分解而不能长期保存。水不溶物偏高则会使压裂液破胶残渣含量大，对支撑裂缝导流能力和储层造成伤害。 中国专利技术专利200810051669.8公开了一种耐温水基压裂液增稠剂，其采用丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和4-乙烯基吡咯烷酮共聚合成了一种水溶性聚合物，该水基压裂液增稠剂无水不溶物残渣，质量分数为0.5%的增稠剂在1703—下，连续剪切30111111，粘度保持率在65%以上。但该专利技术的增稠剂耐高温的能力还有待进一步提尚。 中国专利91111287.1公开了题为“压裂液增稠剂”，该专利技术涉及一种压裂液增稠剂，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。其含残渣量明显低于目前压裂液用的植物胶田菁增稠剂，因此，对地层伤害小，可获得增产效果。但该压裂液增稠剂相比与合成聚合物增稠剂含残渣量高，耐温效果不好。 中国专利200610040703.2公开了题为“一种耐高温无伤害压裂液增稠剂及其制备方法和用途”，该本专利技术的特征是采用脂肪酸和低分子量的聚乙二醇或聚环氧丙烷酯化，或在催化下使环氧乙烷或/和环氧丙烷与长链脂肪醇、脂肪酸或脂肪胺加成，使长链疏水基和助溶链段连接；再将助溶链段的末端羟基转化为齒原子，与过量叔胺反应，或将助溶链段的末端羟基与磺化试剂反应；按重量将1?3份该增稠剂和0.05?0.4份高温稳定剂加入由2?3份卤盐与100份水配成的基液中，即得可用于油气田增产的耐高温无伤害压裂，但该增稠剂的增稠效果不理想。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种水基压裂液增稠剂，使其在1101:以上的条件下仍具有较好的增粘效果，性能能够满足压裂作业的需要。 本专利技术提供了一种水基压裂液增稠剂，由49?57质量％的丙烯酰胺、35?39质量％的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和8?12质量％的4-丙烯酰吗啉共聚合而生成的水溶性聚合物。 其中，所述水溶性聚合物的粘均分子量优选为4500000?22000000 ；所述水溶性聚合物的粘均分子量更优选为5500000?8500000 ；所述水溶性聚合物的粘均分子量再次优选为 6000000 ?7000000。 本专利技术还提供了一种水基压裂液增稠剂的制备方法，其是上述水基压裂液增稠剂的制备方法，其中包括如下步骤: 首先，将49?57质量％的丙烯酰胺、35?39质量％的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和8?12质量％的4-丙烯酰吗啉加入到去离子水中，使这三种物质的总质量浓度在23?35质量％ ； 接着，用碱或酸将溶液的邱调整至6?12 ； 最后，加入聚合引发剂和链转移剂引发聚合反应，聚合体系温度达到最高点后保持1?2小时，制得水溶性聚合物。 作为本专利技术水基压裂液增稠剂的制备方法的一个优选方案，还需要进一步对所述水溶性聚合物进行干燥和研磨处理，以获得所需要增稠剂产品。 其中，所述碱优选为氢氧化钠，酸为盐酸。 所述引发剂优选为过硫酸铵和亚硫酸氢钠。 所述过硫酸铵的使用量优选为每克反应液加入2?20微克，亚硫酸氢钠的使用量优选为每克反应液加入2?20微克。 所述链转移剂优选为次磷酸钠、甲酸钠或硫氰化钠。 所述链转移剂的使用量优选为每克反应液加入1?5微克，可以通过调整引发剂和连转移剂的加入量来控制聚合物的粘均分子量。 本专利技术的增稠剂产品可以用作水力压裂的水基压裂液的增稠剂。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果:由于作为本专利技术的水基压裂液增稠剂的聚合物分子链上具有的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠的长链基团和磺酸基团及4-丙烯酰吗啉的环状基团具有耐温和耐剪切的作用，因此，本水基压裂液增稠剂不仅无水不溶物残渣，且质量分数为0.35%的增稠剂在1703—\ 1301:下，连续剪切30-11,粘度保持率在76%以上。 【具体实施方式】 以下对本专利技术的实施例作详细说明:本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。 原料用量: 在本专利技术中，对原料用量并无特别限定，通常是将49?57质量％的丙烯酰胺、35?39质量％的2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠和8?12质量％的4-丙烯酰吗啉加入到去离子水中，使这三种物质的总质量浓度在23?35质量 丙烯酰胺的用量如果低于49质量％，则产品不易交联，而高于57质量％，则产品交联过快，影响产品在压裂作业中的使用；2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠的用量低于35质量％，则产品的耐温性能和耐剪切性能会降低，而高于39质量％，会造成原料的浪费，产物不纯，对产物分子量分布有影响，并无其他有益效果；4-丙烯酰吗啉的用量低于8质量％，则产品的耐盐和耐剪切性能会降低，高于12质量％，不仅会造成原料的浪费，产物不纯，对产物分子量分布有影响，而且产品的耐剪切性能会下降，并无其他有益效果；上述三种物质的总质量浓度在23?35质量％，如果上述三种物质的总质量浓度低于23质量％，则聚合后形成的胶体粘度大，不利于后继的切割和干燥处理，而上述三种物质的总质量浓度高于35质量％，则聚合反应温度增长过快，对分子量控制的难度会加大。 溶液的邱调整: 在本专利技术中，对溶液的邱调整并无特别限定，通常是用碱或酸将溶液的邱调整至6?12，如果溶液的小于6，则造成体系酸度过强，影响聚合反应过快，不利于对产品的分子量进行控制，而体系邱大于12，则反应引发难度增大，可能造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水基压裂液增稠剂，其特征在于，由49～57质量％的丙烯酰胺、35～39质量％的2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸钠和8～12质量％的4‑丙烯酰吗啉共聚合而生成的水溶性聚合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高俊，刘锡明，吴金海，尚振平，林羽，李红梅，刘晶，万影，栗文波，赵艳玲，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11