CN113429528A - 一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂及其制备方法,属于油田采油助剂技术领域。本发明由甲氧基聚乙二醇‑丙烯酸酯、N‑异丙基丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸钠和丙烯酰胺为主要原料制备压裂液增稠剂,将四种单体按比例溶解于蒸馏水中,以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂,升温引发共聚合,制备出一种具有逆向温敏特征的聚合物凝胶。该凝胶的水溶液具有常温下粘度低、流动性好,高温下粘度高,耐硬水,抗剪切,破胶后粘度低的优点,制备工艺可靠,在压裂施工技术领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于油田采油助剂技术领域,涉及一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂及其制备方法,特别涉及一种由甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酰胺为主要原料得到的新型逆向温敏凝胶压裂液增稠剂及其制备方法。
背景技术
低渗透油气藏的主要增产措施是油井压裂,而影响油井压裂工艺成功的关键因素之一是压裂液增稠剂。
公开号为CN103113875A的中国发明申请,公开了一种水基压裂液增稠剂及其制备方法。所述增稠剂含有丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2甲基-1-丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、络合剂、链转移剂、氢氧化钠溶液、引发剂与水。所制备的增稠剂在水基压裂液中质量分数为0.35%时,其表观粘度为140mPa·s,在170S-1、95℃下,连续剪切30min,粘度保持率在60%以上。
公开号为CN105985765A的中国发明申请,公开了一种压裂液增稠剂及其制备方法和压裂液。所述压裂液增稠剂组成为:丙烯酰胺、不饱和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不饱和酸酯、N,N-二甲基-烷基叔胺、卤代环醚、引发剂和水,其中,所述丙烯酰胺、所述不饱和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不饱和酸酯、所述N,N-二甲基-烷基叔胺和所述卤代环醚的质量百分比之和为15%~25%,所述引发剂的质量百分比为0.04%~0.09%。
公开号为CN106146730A的中国发明申请,公开了一种丙烯酰胺类聚合物增稠剂及其制备方法和压裂液,所述丙烯酰胺类聚合物增稠剂组成为:所述增稠剂的质量百分比组成为:亲水性丙烯基单体20%~45%、疏水性丙烯基单体4%~6%、乳化剂1%~2%、引发剂0.2%~0.5%、潜伏***联剂和余量的水,其中,所述潜伏***联剂占所述亲水性丙烯基单体和所述疏水性丙烯基单体质量和的0.5%~1.8%。
目前常用的线性多糖以及人工聚合物作为增稠剂的压裂液存在诸多问题,例如,破胶不彻底,返排困难等。为了解决这一问题,斯伦贝谢等公司开发了表面活性剂组成的压裂液,简称VES。此后,该压裂液体系得到了不断的丰富和发展。但该类型压裂液成本高昂,配制过于精确,在一定程度上限制了其在国内油田的广泛应用。
因此研制一种常温下低粘易泵注,高温下高粘,易破胶返排的压裂液体系是油田压裂增产的技术需要。
发明内容
鉴于现有压裂液增稠剂的各种缺陷,本发明的目的在于提供一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂及其制备方法。本发明以甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酰胺为主要原料制备的新型逆向温敏凝胶压裂液常温下粘度低,高温粘度高,耐硬水能力强,破胶后粘度低。其中由甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯提供的亲水长链单体因含有聚乙二醇长链,使共聚物具有优秀的增粘能力;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠单体使共聚物具有良好的抗硬水能力;而N-异丙基丙烯酰胺单体能够使凝胶体系具有逆向温敏特性,使凝胶体系具有低温易泵注和高温高粘弹性的能力,总体上使凝胶体系具有常温条件下粘度低易泵注,高温条件下粘度高,耐硬水,抗剪切,破胶后粘度低的特点。具体技术方案如下。
一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂,其特征在于,所述压裂液增稠剂是以一种含甲氧基聚乙二醇长链侧基、N-异丙烷侧基、2-甲基丙磺酸钠侧基的聚合物凝胶。
进一步地,所述压裂液增稠剂的单体为甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酰胺。
进一步地,所述压裂液增稠剂的单体比例为:以N-异丙基丙烯酰胺为100份计,甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯为180~220份,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠为90~110份,丙烯酰胺为540~660份。
本发明中除另有说明的以外,比例、浓度、百分比均以质量为基准。
进一步地,一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)按比例将甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、丙烯酰胺和蒸馏水加入反应容器中,搅拌溶解;
(2)向反应容器中加入引发剂,搅拌溶解;
(3)向反应容器中充入保护气体,升温到一定温度,反应一定时间。
进一步地,步骤(1)中甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、丙烯酰胺的比例为:以N-异丙基丙烯酰胺为100份计,甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯为180~220份,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠为90~110份,丙烯酰胺为540~660份。
进一步地,步骤(2)中所述引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
进一步地,步骤(2)中过硫酸钾和亚硫酸氢钠的加入量为:以N-异丙基丙烯酰胺为100份计,过硫酸钾为1/12~1/4份,亚硫酸氢钠为1/15~1/5份。
进一步地,步骤(3)中所述保护气体为氮气,一定温度为45-55℃,一定时间为6-10h。
本发明具有以下有益技术效果:
(1)本发明得到的压裂液增稠剂具有优异的逆向温敏性,可以较好得实现压裂液在作业管线内粘度低、在地层内粘度高的施工要求;
(2)本发明得到的压裂液增稠剂具有优异的抗硬水性能;
(3)本发明得到的压裂液增稠剂具有优异的抗剪切性能;
(4)本发明得到的压裂液增稠剂破胶后粘度低。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤(1):将6.0g甲氧基聚乙二醇-2000丙烯酸酯、3.0g N-异丙基丙烯酰胺、3.0g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、18.0g丙烯酰胺和100mL蒸馏水加入250mL三口反应瓶中,搅拌溶解。
步骤(2):再加入0.005克过硫酸钾和0.004g亚硫酸氢钠,搅拌溶解。
步骤(3):通入氮气20分钟,升温至50℃引发聚合,反应8小时,得到浅黄色透明胶体。
实施例2
准确称取实施例1中制备的浅黄色透明胶体,切成小块,搅拌溶解于清水中,配置出药剂浓度分别为0.05%、0.07%、0.1%和0.15%的溶液。用BROOKFILD DV-III+型粘度计测定各种浓度下溶液在20ºC至90ºC下的粘度;结果见表1。
表1 样品水溶液在不同浓度和温度下的粘度(mPa.s)
从表1可以看出,实施例1得到的压裂液增稠剂具有优异的逆向温敏性能:常温下粘度低,易泵注;高温下粘度高,有利于提升压裂液在地下作业区的粘度,不脱砂、造缝能力强。
实施例3
准确称取实施例1中制备的浅黄色透明胶体,切成小块,搅拌,分别溶解于矿化度为10000mg/L(其中Ca2+含量为150mg/L)、30000mg/L(其中Ca2+含量为500mg/L)和50000mg/L(其中Ca2+含量为1500mg/L)模拟地层水中,配置出药剂浓度分别为0.05%、0.1%和0.15%的溶液。用BROOKFILD DV-III+型粘度计测定各种浓度溶液在30ºC、50ºC 和70ºC三种温度下的粘度;结果见表2至表4。
表2 矿化度为10000mg/L时溶液的粘度(mPa.s)
表3 矿化度为30000mg/L时溶液的粘度(mPa.s)
表4 矿化度为50000mg/L时溶液的粘度(mPa.s)
从表2至表4可以看出,实施例1得到的压裂液增稠剂具有优异的耐硬水性能。
实施例4
准确称取实施例1中制备的浅黄色透明胶体,切成小块,搅拌,溶解于矿化度为10000mg/L(其中Ca2+含量为150mg/L)模拟地层水中,配置出药剂浓度分别为0.05%、0.1%和0.15%的溶液。在30ºC、50ºC和70ºC三种温度条件下,对各种溶液进行剪切,剪切速率为7.34s-1,剪切时间为120分钟,然后测定剪切后各溶液的粘度,结果见表5。
表5 不同浓度和温度下剪切后样品溶液的粘度(mPa.s)
对比表5与表2的数据可以看出,实施例1得到的压裂液增稠剂具有优异的耐剪切性能。
实施例5
准确称取实施例1中制备的浅黄色透明胶体,切成小块,搅拌,溶解于矿化度为10000mg/L(其中Ca2+含量为150mg/L)模拟地层水中,配置出药剂浓度分别为0.05%、0.1%和0.15%的溶液。在30ºC、50ºC和70ºC三种温度条件下,以过硫酸铵微胶囊为破胶剂,加量为溶液的0.05%,对各种溶液进行破胶,测定10分钟后各溶液的粘度,结果见表6。
表6 不同浓度和温度下破胶10分钟后各溶液的粘度(mPa.s)
从表6可以看出,实施例1得到的压裂液增稠剂破胶后粘度低。
尽管上面已经示出和描述了本发明的部分实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。本发明的保护范围由权利要求书及其等同技术方案限定。
Claims (8)
1.一种逆向温敏凝胶压裂液增稠剂,其特征在于,压裂液增稠剂是以一种含甲氧基聚乙二醇长链侧基、N-异丙烷侧基、2-甲基丙磺酸钠侧基的聚合物凝胶。
2.根据权利要求1所述的压裂液增稠剂,其特征在于,所述压裂液增稠剂的单体为甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的压裂液增稠剂,其特征在于,所述压裂液增稠剂的单体比例为:以N-异丙基丙烯酰胺为100份计,甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯为180~220份,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠为90~110份,丙烯酰胺为540~660份。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的压裂液增稠剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按比例将甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、丙烯酰胺和蒸馏水加入反应容器中,搅拌溶解;
(2)向反应容器中加入引发剂,搅拌溶解;
(3)向反应容器中充入保护气体,升温到一定温度,反应一定时间。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯、N-异丙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、丙烯酰胺的比例为:以N-异丙基丙烯酰胺为100份计,甲氧基聚乙二醇-丙烯酸酯为180~220份,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠为90~110份,丙烯酰胺为540~660份。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中过硫酸钾和亚硫酸氢钠的加入量为:以N-异丙基丙烯酰胺为100份计,过硫酸钾为1/12~1/4份,亚硫酸氢钠为1/15~1/5份。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述保护气体为氮气,一定温度为45~55℃,一定时间为6~10h。
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