【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水溶性聚合物领域。更具体地，涉及一种压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物及其连续化制备方法和应用。
技术介绍
1、随着页岩油页岩气的大量开采，以滑溜水为压裂液的大体积压裂技术因更能有效的提高页岩油气层渗透率及导流能力而被广泛应用，减阻稠化剂作为滑溜水压裂液体系的核心助剂，直接决定了滑溜水压裂液体系的性能与应用效果。目前高性能减阻稠化剂绝大部分使用丙烯酰胺类聚合物。在压裂液得到性能评价方面，减阻性能及携砂性能具有同等重要的地位，单独的减阻性能高携砂性能差或是单独的携砂性能高减阻性能差都不能算作是好的压裂液体系。在滑溜水压裂液体系中为了保证在线配制的施工需求，对减阻稠化剂的溶解速度有极高的要求，一般溶解速度＜30秒，因此乳液型聚丙烯酰胺是最佳的选择，但乳液型聚丙烯酰胺存在一些明显的缺点，如有效含量低、分子量低，在高矿化度水中高温下粘度低等，在一些携砂要求极高的场合达不到使用要求。干粉型聚丙烯酰胺具有乳液型所达不到的超高分子量和高粘度，可以有效的弥补乳液型产品粘度方面的不足。为了保证在线施工的便利性，通常需要将聚丙烯酰胺干粉颗粒预先分散到油里制备成悬浮液，但目前干粉悬浮型产品的减阻性能尤其是在高矿化度水中的减阻性能偏低。
2、传统的聚丙烯酰胺悬浮乳液制备严格来说分为两步：第一步是制备聚丙烯酰胺粉剂；第二步是将制备的聚丙烯酰胺粉剂加入到含有悬浮剂的油相中，搅拌后制备成悬浮乳液。这一传统的悬浮乳液制备方式存在明显缺陷，首先聚丙烯酰胺粉剂的生产通过水溶液聚合获得，聚丙烯酰胺的粉剂制备工艺过程通常包括聚合溶液配制-引发聚合
3、因此如果能够通过简单的设备，从聚丙烯酰胺的原材料生产开始，根据现场的使用要求设计出适合的聚合物结构，然后选用合适的单体聚合获得性能匹配的聚合物，再制备成悬浮乳液，既提高了设备使用率，减少设备的使用，降低生产成本，同时还能获得与现场使用需求精确匹配的悬浮乳液。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术的目的之一在于提供一种压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物的连续化制备方法。本专利技术提供的连续化制备方法操作简便、生产成本较低、在线施工便利，可以根据开采现场的使用需求设计出适用的耐高温聚合物结构，并进一步根据设计出的耐高温聚合物结构及时调整与丙烯酰胺聚合的耐温单体即可得到符合应用要求的悬浮乳液。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种采用如上所述的连续化制备方法制备得到的压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种利用如上所述的压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物在页岩油和页岩气开采中的应用。
4、为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
5、本专利技术公开一种压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物的连续化制备方法，包括如下步骤：
6、按比例将单体溶液、分散剂溶液和引发剂连续不断地流入到聚合釜内，同时向聚合釜内通入氮气，控制聚合釜内的温度为30-60℃，搅拌进行反应，反应过程中产生悬浮颗粒；
7、随着各反应物料的不断流入，达到聚合釜的物料承载上限后，聚合釜内的反应物料溢出至暂存釜中，随后反应物料在暂存釜内继续反应一段时间，减压除去部分溶剂后，再加入悬浮剂，搅拌，过滤，得到悬浮乳液型聚合物；
8、其中，所述单体溶液包括丙烯酰胺、耐温单体以及水，所述耐温单体包括阴离子型单体，所述阴离子型单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、顺丁烯二酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基苯磺酸中的一种或多种；
9、按质量百分数计，所述悬浮乳液型聚合物包括0.5-5wt％的悬浮剂、30-70wt％的耐高温聚合物，其余为溶剂，所述耐高温聚合物的分子量为(2000-3000)×104da。
10、本专利技术的制备技术是从选择丙烯酰胺及合适的耐温单体聚合开始的连续法制备技术，可以实现耐高温聚合物的合成、脱水干燥、加悬浮剂制备成稳定的悬浮乳液等工艺在内的连续化生产模式，期间不需要造粒、粉碎等操作，并且在一条生产线上生产匹配现场使用要求的不同性能悬浮乳液产品时，仅需调整耐温单体的种类和用量即可。
11、本专利技术提供的连续化制备方法，在聚合物合成上采用悬浮聚合方式，与水溶液聚合相比可以通过分散剂溶液快速的移除聚合放热，降低聚合反应速度，有效的提高耐高温聚合物的分子量，同时可以通过选择耐温单体的种类和加入量提高产品的耐温性能，与先制备成粉剂再做成悬浮乳液的传统方法相比能够对使用需求做到精准匹配，生产效率高。产品性能与乳液型聚合物相比，具有更高的有效含量，更高的分子量及更高的水溶液粘度，更低的成本。
12、本专利技术提供的单体溶液需预先在配料釜中完成配制，所述单体溶液是在水相配料釜内将丙烯酰胺、耐温单体以及水按比例搅拌成一定浓度的单体溶液，控制温度在10-20℃，同时通入氮气置换水相配料釜内的空气。
13、本专利技术提供的分散剂溶液需预先在配料釜中完成配制，所述分散剂溶液是在油相配料釜内将分散剂以及有机溶剂按比例搅拌成一定浓度的分散剂溶液，控制温度在10-20℃，同时通入氮气置换油相配料釜内的空气。
14、需要说明的是，本专利技术的反应物料之间的用量关系均是以反应物料中有效成分进行计算的，如无特别说明，均参照以上规则。有效成分即该物料起主要功能作用的某一成分，例如悬浮乳液型聚合物中的有效成分为耐高温聚合物，单体溶液中的有效成分为丙烯酰胺和耐温单体，有效成分在所在体系中的占比可以称之为有效浓度。另外，如无特别说明，本专利技术提供的连续化制备方法中的聚合反应前的配料阶段以及聚合反应的反应阶段应均处于氮气氛围中，以防空气中氧气对聚合反应产生的不良影响。
15、进一步，所述单体溶液中，丙烯酰胺和耐温单体的质量比为40:60-98:2；示例性地，丙烯酰胺和耐温单体的质量比可以为40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、75:25、80:20、85:15、90:10、95:5、98:2等。
16、进一步，所述单体溶液的浓度为30-55wt％，其浓度为丙烯酰胺和耐温单体两类聚合单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物的连续化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述单体溶液中丙烯酰胺和耐温单体的质量比为40:60-98:2。
3.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述单体溶液中丙烯酰胺和耐温单体的总浓度为30-55wt％，所述分散剂溶液的浓度为0.05-3wt％。
4.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述单体溶液和分散剂溶液的流量比为40:60-70:30；
5.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述耐温单体还包括非离子型单体，所述非离子型单体选自N-乙烯基吡咯烷酮、2-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺中的一种或多种；
6.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，暂存釜内控制反应温度为30-60℃，反应时间为1-4h。
7.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述氮气的流量为30-90m3/h，所述搅拌速率为60-200转/分钟。
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9.如权利要求8所述的压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物在页岩油和页岩气开采中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用具体是将压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物作为减阻稠化剂加入到压裂液滑溜水中，在其浓度为0.1-1.5wt％时，其耐温≥120℃，减阻率≥70％，130℃下粘度≥25mPa.s，携砂≥30min，岩心伤害≤20％。
...【技术特征摘要】
1.一种压裂用耐高温的悬浮乳液型聚合物的连续化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述单体溶液中丙烯酰胺和耐温单体的质量比为40:60-98:2。
3.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述单体溶液中丙烯酰胺和耐温单体的总浓度为30-55wt％，所述分散剂溶液的浓度为0.05-3wt％。
4.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述单体溶液和分散剂溶液的流量比为40:60-70:30；
5.根据权利要求1所述的连续化制备方法，其特征在于，所述耐温单体还包括非离子型单体，所述非离子型单体选自n-乙烯基吡咯烷酮、2-甲基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-叔丁基丙烯酰胺中的一种或多种；
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔莲莲，李依吉川，张龙，刘为恺，吴艳，段清胜，李强，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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