一种水基压裂液稠化剂及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种稠化剂，具体涉及一种用于水基压裂液的稠化剂，尤其是一种抗 高温达到250°C的水基压裂液稠化剂及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 压裂技术是常规的增产技术。其目的是将储层压出裂缝，从而增产。压裂时所用 的压裂液必须具有高的粘度、高的抗剪切性、高强的携沙性和破胶无残渣的环保性等特点。 高的粘度以便其造缝，只有高的粘度才能使裂缝达到所需的宽度和深度。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。
[0003]目前使用的稠化剂原料有植物胶及其衍生物、纤维素衍生物、生物聚多糖、合成聚 合物，常用的是瓜胶、羟丙基瓜胶、香豆胶等。一般合成聚合物有聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯 酰胺等，这些聚合物是可以通过控制合成条件，改变聚合物性质，满足施工需要，降阻性能 好，但存在的问题是耐剪切性差；耐盐性差；残胶吸附堵塞严重。因此上述两种合成聚合物 没有得到大量应用。近年来，出现的低聚物压裂液其性能弥补了一般聚合物的缺点，但是低 聚合物存在的缺点是不能够耐超高温，一般可以满足90_120°C的底层下使用，而对于一些 超过150°C的高温井来说，低聚物和胍胶这两种产品就不再适用，它们含有可水解基团，在 高温条件下水解断链，失去了压裂用于增稠、携沙、造缝的作用，所以研发耐高温同时兼具 低聚物性能的新型稠化剂是国内外科研人员的又一个新的科研课题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是目前常用的水基压裂液稠化剂耐剪切性差，耐盐性 差，残胶吸附堵塞严重，不能够耐超高温，提供一种耐高温达250°c、耐剪切、耐盐、无残留的 水基压裂液稠化剂及其生产方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种水基压裂液稠化剂，它是由以下 质量百分比的原料制备而成：（a)13-28%的丙烯酰胺；（b)8-10%的丙烯酸钠；（c)2-10%的 2_丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；（d) 1-2. 5%的丙烯酸十八脂；（e)余量为水。
[0006] -种水基压裂液稠化剂的生产方法，它包括如下步骤： (1) 按上述质量百分比称取丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸 十八脂四种单体和水； (2) 用水溶解称取好的丙烯酸钠制成丙烯酸钠溶液，将称取好的丙烯酰胺加入配制好 的丙烯酸钠溶液中，用100_200r/min的速度搅拌； (3) 向步骤（2)制成的溶液中加入称取好的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十八 月旨，并调节pH值到4. 0-5.0,调节温度9-11°C; (4) 待步骤（3)反应温度稳定之后，加入催化剂，引发聚合反应，反应时间为3-8小时， 得到胶块产物。
[0007] (5)将聚合生产的胶块产物经过造粒、烘干、粉碎，用20-40目的筛子过滤之后，包 装成袋出厂。
[0008] 所述的催化剂为偶氮类化合物；或者是过硫酸盐或过氧化物；或者为过硫酸盐或 过氧化物与还原剂一起组成的氧化还原体系；或者是由上述催化剂类型中的至少两种催化 剂组成。
[0009] 所述的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或至少两种；所述过氧 化物为过氧化氢、过氧化苯甲酰和叔丁基过氧化物中的一种或至少两种；所述还原剂为亚 硫酸盐、亚硫酸氢盐、低价金属盐、有机胺中的一种或至少两种；所述偶氮化合物为偶氮二 异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或至少两种。
[0010] 所述的催化剂为偶氮化合物和过硫酸盐与还原剂组成的氧化还原体系两类的混 合，其中，过硫酸盐、亚硫酸氢钠、偶氮化合物的质量配比为1:1:1。
[0011] 所述的催化剂的用量为原料总重量的〇. 02-0. 083%。
[0012] 本发明的稠化剂适用于油田增产中的水基压裂液，是一种耐高温、易溶解、无污 染、无伤害、携沙性能好、尤其是耐高温性能好的新型高分子聚合物，其主要特点是能够耐 250°C高温，适合高温地层的压裂，具有较高的耐剪切性，以满足高流量的压裂施工，具有高 的携沙性和无残渣性，对储层无伤害性等特性。
【具体实施方式】
[0013] 一种水基压裂液稠化剂，它是由以下质量百分比的原料制备而成：（a) 13-28%的 丙烯酰胺；（b) 8-10%的丙烯酸钠；（c) 2-10%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；（d) 1-2. 5% 的丙烯酸十八脂；（e)余量为水。
[0014] 一种水基压裂液稠化剂的生产方法，包括如下步骤： (1) 按上述质量百分比称取丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸 十八脂四种单体和水； (2) 用水溶解称取好的丙烯酸钠制成丙烯酸钠溶液，用称取好的丙烯酰胺加入丙烯酸 钠溶液中，用100_200r/min的速度搅拌； (3) 向步骤（2)制成的溶液中加入称取好的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十八 月旨，并调节pH值到4. 0-5. 0,调节温度9-ll°C;pH碱性调节剂主要有氢氧化钠、碳酸钾、氨 水。pH酸性调节剂主要有磷酸、硫酸、盐酸、乙酸； (4) 待步骤（3)反应温度稳定之后，加入催化剂，引发聚合反应，反应时间为3-8小时， 得到胶块产物；溶液聚合时先吹氮气除氧15-20分钟，在氮气保护下依次加入催化剂，停止 吹氮气并将聚合釜密闭，诱发15-20分钟，观察是否有温升，当诱发期内有2°C的温升，视为 引发成功，否则需要重新加入催化剂再次引发，引发成功后反应3-8个小时，可以是3小时、 4小时、5小时、6小时、7小时、8小时； (5) 将聚合生产的胶块产物经过造粒、烘干、粉碎，用20-40目的筛子过滤之后，包装成 袋出厂。
[0015] 所述的催化剂为偶氮类化合物；或者是过硫酸盐或过氧化物；或者为过硫酸盐或 过氧化物与还原剂一起组成的氧化还原体系；或者是由上述催化剂类型中的至少两种催化 剂以任意比例混合组成。
[0016] 所述的过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或至少两种以任意比 例混合组成；所述过氧化物为过氧化氢、过氧化苯甲酰和叔丁基过氧化物中的一种或至少 两种以任意比例混合组成；所述还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、低价金属盐、有机胺中的 一种或至少两种以任意比例混合组成；所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶 氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或至少两种以任意比例混合组成。聚合催化剂的氧化剂为过 硫酸盐或过氧化物，例如过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、过氧化苯甲酰和叔丁基 过氧化物。本发明中可以使用氧化剂与还原剂一起组成氧化还原体系，所述还原剂为亚硫 酸盐、亚硫酸氢盐、低价金属盐、有机胺等。
[0017] 偶氮化合物也是本发明优选的催化剂之一，适用的典型偶氮化合物为偶氮二异丁 腈（AZDN)、偶氮二异庚腈（V65)、偶氮二异丁基脒盐酸盐（V50)等。
[0018] 可以同时使用两种或两种以上上述催化剂，催化剂的量一般为单体的 0? 02-0. 083% 重量。
[0019] 所述的催化剂为偶氮化合物和过硫酸盐与还原剂组成的氧化还原体系两类的混 合，其中，过硫酸盐、亚硫酸氢钠、偶氮化合物的质量配比为1:1:1。
[0020] 所述的催化剂的用量为原料总重量的0. 02-0. 083%。可以是0. 02%、0. 05%、0. 06%、 0. 083%等数据，可以同时使用一种或至少两种以任意比例混合的催化剂。
[0021] 下面结合具体实施例对本发明做详细的说明。表1为本发明的具体实施例及检测 结果。
[0022] 表1 :本发明的具体实施例及检测结果
【主权项】
1. 一种水基压裂液稠化剂，其特征在于：它是由以下质量百分比的原料制备而成：（a) 13-28%的丙烯酰胺；（b)8-10%的丙烯酸钠；（c)2-10%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；（d) 1-2. 5%的丙烯酸十八脂；（e)余量为水。
2. 根据权利要求1所述的水基压裂液稠化剂的生产方法，其特征在于：包括如下步 骤： (1) 按上述质量百分比称取丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸 十八脂四种单体和水； (2) 用水溶解称取好的丙烯酸钠制成丙烯酸钠溶液，用称取好的丙烯酰胺加入丙烯酸 钠溶液中，用100_200r/min的速度搅拌； (3) 向步骤（2)制成的溶液中加入称取好的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸十八 月旨，并调节pH值到4. 0-5. 0,调节温度9-11 °C ; (4) 待步骤（3)反应温度稳定之后，加入催化剂，引发聚合反应，反应时间为3-8小时， 得到胶块产物； (5) 将聚合生产的胶块产物经过造粒、烘干、粉碎，用20-40目的筛子过滤之后，包装成 袋出厂。
3. 根据权利要求2所述的水基压裂液稠化剂的生产方法，其特征在于：所述的催化剂 为偶氮类化合物；或者是过硫酸盐或过氧化物；或者为过硫酸盐或过氧化物与还原剂一起 组成的氧化还原体系；或者是由上述催化剂类型中的至少两种催化剂组成。
4. 根据权利要求3所述的水基压裂液稠化剂的生产方法，其特征在于：所述的过硫酸 盐为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或至少两种；所述过氧化物为过氧化氢、过氧 化苯甲酰和叔丁基过氧化物中的一种或至少两种；所述还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、低 价金属盐、有机胺中的一种或至少两种；所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、 偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或至少两种。
5. 根据权利要求4所述的水基压裂液稠化剂的生产方法，其特征在于：所述的催化剂 为偶氮化合物和过硫酸盐与还原剂组成的氧化还原体系两类的混合，其中，过硫酸盐、亚硫 酸氢钠、偶氮化合物的质量配比为1:1:1。
6. 根据权利要求2所述的水基压裂液稠化剂的生产方法，其特征在于：所述的催化剂 的用量为原料总重量的〇. 02-0. 083%。
【专利摘要】本发明公开了一种水基压裂液稠化剂及其生产方法，具体涉及一种抗高温达到250℃的水基压裂液稠化剂及其生产方法。要解决的技术问题是常用的水基压裂液稠化剂耐剪切性差，耐盐性差，残胶吸附堵塞严重，不能够耐超高温。本发明由以下质量百分比的原料制备而成：（a）13-28%的丙烯酰胺；（b）8-10%的丙烯酸钠；（c）2-10%的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；（d）1-2.5%的丙烯酸十八脂；（e）余量为水。采用这样的技术方案后的本发明，耐高温、易溶解、无污染、无伤害、携沙性能好、尤其是耐高温性能好，能够耐250℃高温，适合高温地层的压裂，具有较高的耐剪切性，具有高的携沙性和无残渣性。
【IPC分类】C08F220-06, C08F220-56, C08F220-18, C08F220-58, C08F4-40, C09K8-68
【公开号】CN104745170
【申请号】CN201310737110
【发明人】王永政, 赵俊勇
【申请人】郑州三山石油技术有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月30日