一种油田用稠化增粘剂的制备方法与流程

本发明涉及石油开采，具体为一种油田用稠化增粘剂的制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯酰胺的制备方法简单，成本低廉，并且具有一定的增粘作用，在压裂液稠化增粘剂和石油开采领域有广泛的发展和应用。随着油田开采的深度越来越大，所面临的油藏地质条件也越来越苛刻；因此对压裂液和稠化增粘剂的性能提出了更高的要求。开发增粘效果好、抗温、抗盐的稠化增粘剂和压裂液是研究重点。

2、目前的稠化增粘剂主要有甜菜碱型增粘剂、阳离子型增粘剂、疏水缔合型增粘剂等；中国专利cn115074106b公开了一种冻胶压裂液及其制备方法，以乙烯基三（二甲基硅氧烷基）硅烷等作为促进单体、2-(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯等作为增强单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等作为磺酸类单体，与丙烯酰胺、1-异丙烯基-2-苯并咪唑酮、结构调节剂进行聚合反应，得到用于冻胶压裂液的稠化剂。具有交联强度高，耐温性能好的优点。但是该稠化剂的反应单体过多，反应体系复杂，不适于工业化实际生成和应用。

3、本发明以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体进行聚合反应，制备得到增粘效果好，抗温性和抗热老化型优良的稠化增粘剂。

技术实现思路

1、本发明解决了聚丙烯酰胺稠化增粘剂增粘效果不佳，抗温性和抗热老化性较差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

3、一种油田用稠化增粘剂的制备方法，包括如下步骤：向烧瓶中加入比例为1l:（0.1-0.15）l的水、乙醇助溶剂，以及比例为1mol:（0.05-0.08）mol:（0.025-0.04）mol的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体，通入氮气，升温至60-75℃，滴加引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐，反应8-12h，反应后加热挥发溶剂直至大量沉淀物析出，过滤后乙醇洗涤，干燥，得到油田用稠化增粘剂；

4、进一步的，丙烯酰胺、偶氮二异丁脒盐酸盐的比例为1mol:（0.0007-0.0008）mol。

5、进一步的，4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体的制备方法包括如下步骤：

6、（1）将烧瓶置于冰浴中，加入二氯甲烷、4,4’-亚胺基二苯甲酸、三乙胺、丙烯酰氯，混匀后撤去冰浴，室温下反应12-18h，浓缩溶剂，产物用乙酸乙酯重结晶，得到4,4-丙烯酰胺基二苯甲酸。

7、（2）向烧瓶中加入氯化亚砜、4,4-丙烯酰胺基二苯甲酸，加热至70-75℃并回流反应3-5h，浓缩除去氯化亚砜，中间体产物加入到反应溶剂，冰浴下滴加三乙胺、n,n-二甲基乙二胺，混匀后撤去冰浴，室温下反应12-24h，浓缩溶剂，产物用乙酸乙酯重结晶，得到4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺基二甲基乙胺。

8、（3）向烧瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺基二甲基乙胺、长链烷基氯化物，升温至110-130℃，反应时间为60-72h，反应后减压浓缩，产物用乙醇重结晶，得到4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体。

9、进一步的，（1）中4,4’-亚胺基二苯甲酸、三乙胺、丙烯酰氯的比例为1mol:（1-1.2）mol:（1-1.1）mol。

10、进一步的，（2）中反应溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,4-二氧六环中的任意一种。

11、进一步的，（3）4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺基二甲基乙胺、长链烷基氯化物的比例为1mol:（2-2.2）mol。

12、进一步的，长链烷基氯化物为1-氯十四烷或1-氯十六烷。

13、本发明的技术效果是：本发明利用4,4’-亚胺基二苯甲酸、丙烯酰氯、n,n-二甲基乙二胺、长链烷基氯化物等作为反应原料，制备了4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体，然后与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸进行聚合反应，得到新型的稠化增粘剂。

14、本发明的4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体含有双长链烷基和双季铵盐结构；相比于单烷基长链，双长链烷基可以通过自组装作用和物理交联作用，形成空间网络结构，具有更强的疏水缔合作用，有利于提高稠化增粘剂的黏弹性和增粘效果。并且其双季铵盐结构可以与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的磺酸基团形成独特的双甜菜碱两性离子基团，使稠化增粘剂在水溶液中表现出“反聚电解质”效应，而疏水缔合作用又增强了稠化增粘剂的溶液性质，从而使稠化增粘剂具有更高的表观粘度和增粘作用。

15、本发明的4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体含有耐热性的芳环结构，有利于改善稠化增粘剂的耐高温性能和热分解稳定性能。在高温测试下仍然具有较高的表观粘度，同时经过高温热老化处理，稠化增粘剂不易热分解，表观粘度保持率高。使稠化增粘剂在高温油藏开采的压裂液体系中有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：向烧瓶中加入水、乙醇助溶剂，比例为1mol:（0.05-0.08）mol:（0.025-0.04）mol的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体，通入氮气，升温至60-75℃，滴加引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐，反应8-12h，反应后加热挥发溶剂，析出沉淀，过滤后洗涤，干燥，得到油田用稠化增粘剂；

2.根据权利要求1所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述水、乙醇助溶剂的比例为1l:（0.1-0.15）l。

3.根据权利要求1所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、偶氮二异丁脒盐酸盐的比例为1mol:（0.0007-0.0008）mol。

4.根据权利要求1所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体的制备方法包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述（1）中4,4’-亚胺基二苯甲酸、三乙胺、丙烯酰氯的比例为1mol:（1-1.2）mol:（1-1.1）mol。

6.根据权利要求4所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述（2）中反应溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,4-二氧六环中的任意一种。

7.根据权利要求4所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述（3）中控制反应温度为110-130℃，反应时间为60-72h。

8.根据权利要求4所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述（3）4,4-丙烯酰胺基二苯甲酰胺基二甲基乙胺、长链烷基氯化物的比例为1mol:（2-2.2）mol。

9.根据权利要求8所述的油田用稠化增粘剂的制备方法，其特征在于，所述长链烷基氯化物为1-氯十四烷或1-氯十六烷。

技术总结
本发明涉及油田开采技术领域，且公开了一种油田用稠化增粘剂的制备方法，本发明的4,4‑丙烯酰胺基二苯甲酰胺季铵盐单体含有的双长链烷基可以通过自组装作用和物理交联作用，形成空间网络结构，具有更强的疏水缔合作用，有利于提高稠化增粘剂的黏弹性和增粘效果。并且其双季铵盐结构可以与2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸的磺酸基团形成独特的双甜菜碱两性离子基团，使稠化增粘剂在水溶液中表现出“反聚电解质”效应，而疏水缔合作用又增强了稠化增粘剂的溶液性质，从而使稠化增粘剂具有更高的表观粘度。耐高温性能和热分解稳定性能。使稠化增粘剂在高温油藏开采的压裂液体系中有广阔的应用前景。

技术研发人员：李江银,李凯琛,李建敏,李江昆,丁全福,于长美
受保护的技术使用者：东营江源化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9