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一种酸化压裂用稠化剂及其制备方法

本发明涉及石油技术领域,尤其涉及一种酸化压裂用稠化剂及其制备方法;该稠化剂由原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺,加入引发剂制备而成。本发明为解决目前国内现有的深层酸化压裂液体系在深井高温高压条件下不能完全满足深井储层改造的现状,本发明提供了一种具有高温酸化压裂性能和抗腐蚀能力的稠化剂,兼具耐温性、耐盐性、耐剪切和抗腐蚀性能,能满足在深井高温高压条件下深井储层改造的技术需求。

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  • 专利号: CN111253518A
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  • 权利要求


    1.       一种酸化压裂用稠化剂,其特征在于,该稠化剂由原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺,加入引发剂制备而成。


    2.       根据权利要求1所述的一种酸化压裂用稠化剂,其中原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7-7.5:1-3:0.5-1:0.2-0.4:0.2-0.4。


    3.       根据权利要求1所述的一种酸化压裂用稠化剂,其中原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7.3:2:0.7:0.3:0.3。


    4.       根据权利要求1所述的一种酸化压裂用稠化剂,其中引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠。


    5.       根据权利要求1所述的一种酸化压裂用稠化剂,其中引发剂为过硫酸铵与亚硫酸氢钠重量比为1:1。


    6.       根据权利要求1-6任一项所述一种酸化压裂用稠化剂,该稠化剂的制备方法为:
      取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于纯水中,加入NaOH,调节溶液pH值为7;然后将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺分别用纯水溶解后与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液混溶,加入纯水,搅拌均匀,得到备用溶液Ⅰ;
      取备用溶液Ⅰ注入反应容器中,在氮气保护下,升温至70-80℃,取过硫酸铵、亚硫酸氢钠,加入备用溶液Ⅰ中,在继续充入氮气、密闭、70-80℃条件搅拌3.5-4.5h ,得到胶体;
      取上述胶体,恒温干燥箱中干燥24h,粉碎机粉碎,得到稠化剂。


    7.       根据权利要求7所述的一种酸化压裂用稠化剂,其中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺的原料重量与纯水的重量比为3:7。


    8.       根据权利要求7所述的一种酸化压裂用稠化剂,其中过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入量为备用溶液Ⅰ重量的0.15-0.25%。


    说明

    说明


    [0001] 本发明涉及石油技术领域,尤其涉及一种酸化压裂用稠化剂及其制备方法。


    背景技术

    [0002] 随着我国油气资源开发和勘探技术的提高,油气资源纵向开发不断深人,钻井深度越来越深,相应的储层温度也越来越高,开发难度便越来越大,对用于深井的酸化压裂液体系提出了更高的要求。在深井高温高压条件下,国内现有的深层酸化压裂液体系不能完全满足深井储层改造的需要,常见的植物胶稠化剂的有机硼交联压裂液仅适合用于150℃以下温度条件,在更高温度下,植物胶高分子长链会迅速降解,且交联结构会发生水解,限制了其在高温条件下的使用,同时酸化压裂体系对对油井管柱的腐蚀必须得到合理控制,以确保油井安全。


    [0003] 近年来国内外对基于改性聚丙烯酞胺的聚合物稠化剂做了大量研究,虽然在我国的部分油田成功应用,但研究兼具耐温性、耐盐性、耐剪切和抗腐蚀性能的酸化压裂用稠化剂仍是当前的热点问题。因此,本发明形成一种新的高温酸化压裂用稠化剂,具有重要意义。



    发明内容

    [0004] 为解决目前国内现有的深层酸化压裂液体系在深井高温高压条件下不能完全满足深井储层改造的现状,本发明提供了一种具有高温酸化压裂性能和抗腐蚀能力的稠化剂,兼具耐温性、耐盐性、耐剪切和抗腐蚀性能,能满足在深井高温高压条件下深井储层改造的技术需求。


    [0005] 本发明所采用的技术方案为:


      一种酸化压裂用稠化剂,该稠化剂由原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺,加入引发剂制备而成。


    [0006] 其中原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7-7.5:1-3:0.5-1:0.2-0.4:0.2-0.4。


    [0007] 其中原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7.3:2:0.7:0.3:0.3。


    [0008] 其中引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠。


    [0009] 其中引发剂为过硫酸铵与亚硫酸氢钠重量比为1:1。


    [0010] 该稠化剂的制备方法为:


      (1)取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于纯水中,加入NaOH,调节溶液pH值为7;然后将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺分别用纯水溶解后与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液混溶,加入纯水,搅拌均匀,得到备用溶液Ⅰ;


      (2)取备用溶液Ⅰ注入反应容器中,在氮气保护下,升温至70-80℃,取过硫酸铵、亚硫酸氢钠,加入备用溶液Ⅰ中,在继续充入氮气、密闭、70-80℃条件搅拌3.5-4.5h ,得到胶体;


      (3)取上述胶体,恒温干燥箱中干燥24h,粉碎机粉碎,得到稠化剂。


    [0011] 其中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺的原料重量与纯水的重量比为3:7。


    [0012] 其中过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入量为备用溶液Ⅰ重量的0.15-0.25%。


    [0013] 本发明所述的丙烯酰胺(CAS号79-06-1)为无色透明片状晶体,无臭,有毒。其相对密度1.122,熔点为84~85℃。溶于水、乙醇,微溶于苯、甲苯。极易升华,易聚合。


    [0014] 本发明所述的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸是白色晶体,熔点195℃。溶于水,溶液呈酸性。溶于二甲酰胺,部分溶于甲醇,乙醇,难溶于丙酮。略有酸味。


    [0015] 本发明所述的N-乙烯基吡咯烷酮为1-乙烯基-2-吡咯烷酮,分子式C6H9NO。无色液体。易聚合成聚乙烯吡咯烷酮。能与水、乙醇、乙醚和其他有机溶剂混溶,易与其他乙烯化合物共聚。由2-吡咯烷酮和乙炔在高压下作用而制得。


    [0016] 本发明所述的二乙烯三胺是黄色具有吸湿性的透明粘稠液体,有刺激性氨臭,可燃,呈强碱性。溶于水、丙酮、苯、乙醇、甲醇等,难溶于正庚烷,对铜及其合金有腐蚀性。熔点-35℃,沸点207℃,相对密度0.9586(20、20℃),折射率1.4810。闪点94℃。


    [0017] 本发明所述的原料均购自于隆誉翼尧(北京)科技有限公司。


    [0018] 本发明所述的氢氧化钠、乙酸、过硫酸铵和亚硫酸氢钠均购自于隆誉翼尧(北京)科技有限公司。


    [0019] 本发明与现有技术比较,具有下述有益的技术效果:


      (1)丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸在N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺以及水体系中,在一定温度、氮气保护下,加入引发剂,完成反应;该反应易于工业化生产,反应条件温和,对环境影响较小。


    [0020](2)本发明稠化剂,兼具耐温性、耐盐性、耐剪切和抗腐蚀性能,能满足在深井高温高压条件下深井储层改造的技术需求。



    具体实施方式

    [0021] 以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。


    [0022] 制备实施例


      实施例1


      本发明稠化剂的制备方法为:


      (1)取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于纯水中,加入NaOH,调节溶液pH值为7;然后将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺分别用纯水溶解后与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液混溶,加入纯水,搅拌均匀,得到备用溶液Ⅰ;原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7:1:0.5:0.2:0.2;


      (2)取备用溶液Ⅰ注入反应容器中,在氮气保护下,升温至70℃,取过硫酸铵、亚硫酸氢钠,加入备用溶液Ⅰ中,在继续充入氮气、密闭、70℃条件搅拌4.5h ,得到胶体;过硫酸铵与亚硫酸氢钠重量比为1:1;


      (3)取上述胶体,恒温干燥箱中干燥24h,粉碎机粉碎,得到稠化剂。


    [0023] 其中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺的原料重量与纯水的重量比为3:7(即原料浓度为30%);
      其中过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入量为备用溶液Ⅰ重量的0.25%。


    [0024] 实施例2


      本发明稠化剂的制备方法为:


      (1)取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于纯水中,加入NaOH,调节溶液pH值为7;然后将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺分别用纯水溶解后与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液混溶,加入纯水,搅拌均匀,得到备用溶液Ⅰ;原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7.5:3:1:0.4:0.4;


      (2)取备用溶液Ⅰ注入反应容器中,在氮气保护下,升温至80℃,取过硫酸铵、亚硫酸氢钠,加入备用溶液Ⅰ中,在继续充入氮气、密闭、80℃条件搅拌3.5h ,得到胶体;过硫酸铵与亚硫酸氢钠重量比为1:1;


      (3)取上述胶体,恒温干燥箱中干燥24h,粉碎机粉碎,得到稠化剂。


    [0025] 其中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺的原料重量与纯水的重量比为3:7(即原料浓度为30%);


      其中过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入量为备用溶液Ⅰ重量的0.15%。


    [0026] 实施例3


      本发明稠化剂的制备方法为:


      (1)取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于纯水中,加入NaOH,调节溶液pH值为7;然后将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺分别用纯水溶解后与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液混溶,加入纯水,搅拌均匀,得到备用溶液Ⅰ;原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7.3:2:0.7:0.3:0.3;


      (2)取备用溶液Ⅰ注入反应容器中,在氮气保护下,升温至75℃,取过硫酸铵、亚硫酸氢钠,加入备用溶液Ⅰ中,在继续充入氮气、密闭、75℃条件搅拌4h ,得到胶体;过硫酸铵与亚硫酸氢钠重量比为1:1;


      (3)取上述胶体,恒温干燥箱中干燥24h,粉碎机粉碎,得到稠化剂。


    [0027] 其中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺的原料重量与纯水的重量比为3:7(即原料浓度为30%);


      其中过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入量为备用溶液Ⅰ重量的0.20%。


    [0028] 对比例


      稠化剂的制备方法为:


      (1)取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于纯水中,加入NaOH,调节溶液pH值为7;然后将丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸及二乙烯三胺分别用纯水溶解后与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液混溶,加入纯水,搅拌均匀,得到备用溶液Ⅰ;原料丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸与二乙烯三胺的重量比为7.3:2:0.7:0.3:0.3;


      (2)取备用溶液Ⅰ注入反应容器中,在氮气保护下,升温至100℃,取过硫酸铵、亚硫酸氢钠,加入备用溶液Ⅰ中,在继续充入氮气、密闭、100℃条件搅拌4h ,得到胶体;过硫酸铵与亚硫酸氢钠重量比为1:1;


      (3)取上述胶体,恒温干燥箱中干燥24h,粉碎机粉碎,得到稠化剂。


    [0029] 其中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、乙酸和二乙烯三胺的原料重量与纯水的重量比为3:7(即原料浓度为30%);
      其中过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入量为备用溶液Ⅰ重量的0.20%。


    [0030] 试验例


      取实施例3稠化剂,按照表观取20mg被测样品于无色50ml比色管中,目测。基液粘度:按SY/T 5764-2007中4.6执行。耐温耐剪切能力:按SY/T 5107-2005中规定执行。破胶液粘度:按SY/T 5107-2005中规定执行。


    [0031]


      其技术指标为:见表1。


    [0032] 表1本发明实施例3稠化剂检测指标


      试验结论:上述试验表明,该稠化剂溶胀时间较短、耐温耐盐耐剪切性能好、抗腐蚀、配伍性好、热稳定性好、残渣返排效率高、成本低,能够满足现场越来越苛刻的施工要求。而对比例基液粘度偏大,施工摩阻偏高,导致井口压力高,对施工设备及井口都会造成伤害。在高温剪切下,粘度下降很快,携砂性能下降,盐岩反应较快,不利于施工液深穿透作业。破胶后残液粘度高,不利于残液返排,会对施工井造成二次伤害。


    [0033] 上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。


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