【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种油气增产助剂，特别涉及一种带有甜菜碱结构疏水基的疏水缔合聚合物压裂增稠剂，具体是一种甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂。本专利技术还涉及所述甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂的制备方法。
技术介绍
1、水力压裂作为一项重要的储层改造技术，在油气增产方面发挥着十分重要的作用。随着全世界油气工业的发展，油气含量高、开发难度低的油气资源越来越少，“低压、低产、低渗”的三低油气田越来越多，特别是近年来发现了众多致密油气藏和页岩油气藏在投产初期，产量很低甚至没有产量，需要经过压裂改造后才能具备一定生产价值。另一方面随着勘探开发不断地深入，所新开发的油气井井温超过150℃，并且地层水的矿化度也比较高，迫切需要开发抗温抗盐抗剪切的清洁压裂液。
2、目前在压裂作业中被广泛应用的是基于胍胶的水基压裂液，这种植物胶类压裂液增稠效果很好，但缺点也很突出：不溶物含量高、破胶不彻底、残渣量很大很容易对地层造成伤害，而且成本日益激增。
3、粘弹性表面活性剂(ves)压裂液是一种以小分子表面活性剂作为稠化剂的新型压裂液体系。加入这类稠化剂的压裂液与常规压裂液相比，具有残渣含量低，储层伤害小等特点，因此又被称为“清洁压裂液”。根据表面活性剂型稠化剂分子中功能性基团的不同，主要分为阳离子型、阴离子型和非离子型。目前，制约这类稠化剂广泛使用的主要原因是其耐温性差且生产成本过高，市场效益较低。
4、合成聚合物类：常见的包括聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺等。这类聚合物与胍胶、纤维素衍生物相比具
5、相关专利文献：cn109536154a公开了一种实现油田压裂返排液重复利用的压裂增稠剂及其制备方法，前者原料包括丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甘油脂、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、氢氧化钠和去离子水，上述原料在催化剂、氧化还原引发剂条件下进行聚合反应，得到该产品。本技术方案制备方法简单，得到的压裂增稠剂分子结构中带有的多种功能性支链，具有压裂液易溶解、耐盐耐高温、抗剪切、携砂性能好，摩阻低、易返排、低残留的特点，同时可将压裂返排液加入该增稠剂中配制压裂液，实现压裂返排液的重复利用，降低了返排液污水处理的成本，改善了由返排液引起的环境污染。cn104087283a公开了一种酸性条件下快速分散增粘的压裂增稠剂及其制备方法，所述增稠剂是由瓜尔胶在碱性条件下进行三步醚化反应得到，分别是氯烷基醇、环氧烷烃和阴离子醚化改性反应处理，之后用酸中和，醇水洗涤，固液分离，碾压粉碎，干燥。该技术方案提供了快速分散和增粘，而且具有较强增稠能力、耐温、抗剪切能力的瓜尔胶压裂增稠剂，该增稠剂在酸性条件下，3分钟达到最终粘度的90％以上，即配即用，满足了现场连续混配的要求，大大节省了液体成本的同时，提高了生产效率。
6、以上技术方案解决的并不是已有的植物胶压裂液产生对地层伤害的残渣高，普通的合成聚合物在高矿化度(矿化度≥30000mg/l)的盐水中抗温抗盐性差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，它具有良好的性能，在低浓度下具有较好的增黏能力，配制成的聚合物线性溶液和交联后的冻胶在高温、高矿化度、高剪切速率下具有较好的黏度保留能力和良好的抗剪切能力，在压裂施工过程中能够起到良好的造缝能力和携砂能力，并能达到市场上使用范围较广的压裂增稠剂的技术要求，从而确保高温高矿化度油气藏油气增产顺利施工，以解决已有的植物胶压裂液产生对地层伤害的残渣高，普通的合成聚合物在高矿化度(矿化度≥30000mg/l)的盐水中抗温抗盐性差的问题。
2、为此，本专利技术的另一个目的在于提供一种甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂的制备方法。
3、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
4、一种甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂(或者说是水溶性带有甜菜碱结构的双尾长链疏水缔合聚合物压裂增稠剂)，其技术方案在于它是由丙烯酰胺am、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba和具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱dcnasba四种单体共聚形成凝胶，反应结束后将凝胶切碎，在适量的碳酸钠溶液中水解，水解后中和、提纯得到最终产物，所述聚合物压裂增稠剂的结构式如下：
5、
6、上述结构式中x、y、z、p、q为结构单元摩尔百分数范围：x＝67.5％～83.9％、y＝10％～20％、z＝5％～10％、p＝1％～2％、q＝0.1％～0.5％，x+y+z+p+q＝100％。其中n＝8、10、12、14，长链烷基选用相同碳数的烷烃。
7、所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂中，各单体的摩尔份数如下(即所述压裂增稠剂是由下述摩尔份数的单体制成的)：丙烯酰胺am 87.5～93.9份、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na 5～10份、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba 1～2份、具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱dcnasba 0.1～0.5份。
8、上述2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的(500ml的)三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温(温度为23～25℃)条件下加入2-氯乙基磺酸钠65～95g，然后在搅拌下缓慢加入30～43g的n-甲基烯丙基胺，加入0.15～0.21g阻聚剂甲基氢醌，在索氏提取器中装入用滤纸包裹好的32～47g缚酸剂，升高温度至回流，恒温反应20～25小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂和过量的n-甲基烯丙基胺，即得到2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na。
9、上述抗盐单体甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的(500ml的)三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温(温度为23～25℃)及开启磁力搅拌情况下，加入75～110g的3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠(即3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠盐)，然后在搅拌下缓慢加入45～65g的n-甲基二烯丙基胺，加入0.17～0.25g阻聚剂甲基氢醌，升高温度至回流，恒温反应10～12小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂和过量的n-甲基二烯丙基胺，然后采用丙酮分离、提纯，得到甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba。
10、上述具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱dcnasba的制备方法包括以下工艺步骤：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于它是由丙烯酰胺AM、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠AMES-Na、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱MDAHPSBA和具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱DCnASBA四种单体共聚形成凝胶，反应结束后将凝胶切碎，在适量的碳酸钠溶液中水解，水解后中和、提纯得到最终产物，所述聚合物压裂增稠剂的结构式如下：
2.根据权利要求1所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于各单体加量的摩尔份数如下：丙烯酰胺AM 87.5～93.9份、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠AMES-Na 5～10份、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱MDAHPSBA 1～2份、具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱DCnASBA 0.1～0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于上述2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠AMES-Na的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温条件下加入2-氯乙基磺酸钠65～
4.根据权利要求1或2所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于抗盐单体上述甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱MDAHPSBA的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温及开启磁力搅拌情况下，加入75～110g的3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠，然后在搅拌下缓慢加入45～65g的N-甲基二烯丙基胺，加入0.17～0.25g阻聚剂甲基氢醌，升高温度至回流，恒温反应10～12小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂和过量的N-甲基二烯丙基胺，然后采用丙酮分离、提纯，得到甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱MDAHPSBA。
5.根据权利要求1或2所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于上述具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱DCnASBA的制备方法包括以下工艺步骤：(1)在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的六氟异丙醇作为溶剂，在室温及开启磁力搅拌情况下，加入35～50g的长链烷胺，然后在搅拌下缓慢加入30～40g的2-氯乙基磺酸钠，在索氏提取器中装入用滤纸包裹好的13～20g缚酸剂，升高温度至回流，恒温反应30～35小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂，采用蒸馏水分离长链烷胺，滤液重结晶，得到长链烷基磺乙基胺；(2)在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温及开启磁力搅拌情况下，加入40～60g的氯代长链烷烃，然后在搅拌下缓慢加入60～90g的长链烷基磺乙基胺，在索氏提取器中装入用滤纸包裹好的17～26g缚酸剂，升高温度至回流，恒温反应20～25小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂，并采用石油醚进行分离、提纯，即得到双尾长链烷基磺乙基叔胺；(3)在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在温度为5～8℃下及开启磁力搅拌情况下，加入12～20g的氯丙烯，然后在搅拌下缓慢加入70～100g的双尾长链烷基磺乙基叔胺，加入0.12～0.20g阻聚剂甲基氢醌，升高温度至回流，恒温反应10～12小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂和过量的氯丙烯，并采用丙酮重结晶，即得到具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱DCnASBA。
6.根据权利要求1所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于它的制备方法包括以下工艺步骤：首先在反应器中加入1000～1500摩尔份的蒸馏水，在搅拌情况下依次加入丙烯酰胺AM 87.5～93.9摩尔份、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠AMES-Na 5～10摩尔份、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱MDAHPSBA 1～2摩尔份、乳化剂、具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱DCnASBA 0.1～0.5摩尔份，再补加蒸馏水，使反应单体的质量百分比总浓度控制在15％～30％之间，搅拌均匀后，通N2 30～35min；然后加入引发剂，继续通N2，在氮气保护及30～60℃条件下反应4～10h；反应结束后将得到的冻胶状产物即共聚物切碎，加入碳酸钠溶液，然后加入蒸馏水将共聚物稀释到...
【技术特征摘要】
1.一种甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于它是由丙烯酰胺am、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba和具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱dcnasba四种单体共聚形成凝胶，反应结束后将凝胶切碎，在适量的碳酸钠溶液中水解，水解后中和、提纯得到最终产物，所述聚合物压裂增稠剂的结构式如下：
2.根据权利要求1所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于各单体加量的摩尔份数如下：丙烯酰胺am 87.5～93.9份、2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na 5～10份、甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba 1～2份、具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱dcnasba 0.1～0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于上述2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温条件下加入2-氯乙基磺酸钠65～95g，然后在搅拌下缓慢加入30～43g的n-甲基烯丙基胺，加入0.15～0.21g阻聚剂甲基氢醌，在索氏提取器中装入用滤纸包裹好的32～47g缚酸剂，升高温度至回流，恒温反应20～25小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂和过量的n-甲基烯丙基胺，即得到2-烯丙基甲胺基乙磺酸钠ames-na。
4.根据权利要求1或2所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于抗盐单体上述甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba的制备方法包括以下工艺步骤：在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温及开启磁力搅拌情况下，加入75～110g的3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠，然后在搅拌下缓慢加入45～65g的n-甲基二烯丙基胺，加入0.17～0.25g阻聚剂甲基氢醌，升高温度至回流，恒温反应10～12小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂和过量的n-甲基二烯丙基胺，然后采用丙酮分离、提纯，得到甲基二烯丙基羟丙基磺基甜菜碱mdahpsba。
5.根据权利要求1或2所述的甜菜碱型双尾疏水缔合聚合物压裂增稠剂，其特征在于上述具有甜菜碱结构疏水单体双尾长链烷基烯丙基磺乙基甜菜碱dcnasba的制备方法包括以下工艺步骤：(1)在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的六氟异丙醇作为溶剂，在室温及开启磁力搅拌情况下，加入35～50g的长链烷胺，然后在搅拌下缓慢加入30～40g的2-氯乙基磺酸钠，在索氏提取器中装入用滤纸包裹好的13～20g缚酸剂，升高温度至回流，恒温反应30～35小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂，采用蒸馏水分离长链烷胺，滤液重结晶，得到长链烷基磺乙基胺；(2)在装有温度计、带有索氏提取器的回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在室温及开启磁力搅拌情况下，加入40～60g的氯代长链烷烃，然后在搅拌下缓慢加入60～90g的长链烷基磺乙基胺，在索氏提取器中装入用滤纸包裹好的17～26g缚酸剂，升高温度至回流，恒温反应20～25小时后，采用旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂，并采用石油醚进行分离、提纯，即得到双尾长链烷基磺乙基叔胺；(3)在装有温度计、回流冷凝管和磁力转子的三口烧瓶中，加入适量的无水乙醇作为溶剂，在温度为5～8℃下及开启磁力搅拌情况下，加入12～20g的氯丙烯，然...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭光范，
申请(专利权)人：河北石油职业技术大学，
类型：发明
国别省市：
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