CN114525122A - 一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，针对现有液态CO2压裂、驱油效果较差及埋藏粘度低的缺点，本发明结合冻干技术利用溶剂热法以甲苯为溶剂成功将巯基嫁接到长分子链上以提升增稠剂的驱油效果，制备出具有较小摩擦系数和较强携沙能力的液态CO2压裂用增稠剂，该方法操作简单，价格低廉，可重复性好，适合批量生产。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，涉及一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法。
背景技术
随着常规油气资源的逐渐减少和枯竭，非常规油气的高效开发对于保障我国能源战略的安全显得尤为重要了。近年来，页岩气勘探开发在我国如火如荼的进行着，页岩气和煤层气是非常规天然气的重要组成部分，而压裂技术是目前开采页岩气和煤层气的主要增产手段。其中，在压裂设计中，压裂液的选取对增产效果具有重要影响。目前，在页岩气和煤层气的开采过程中，水力压裂液在压裂工艺中使用较为普遍，但水力压裂技术在开采过程中不仅耗水量较大，而且改造效果不明显，同时污染环境。另外，我国页岩气储层黏土含量普遍较高，黏土矿物遇水容易发生膨胀最终导致堵塞气体渗流通道伤害储层。因此，迫切需求探索出开发非常规资源的新技术。近年来，超临界二氧化碳作为一种新的压裂介质，成为研究的热点。超临界二氧化碳流体取代水，对页岩气储层和煤层进行压裂改造，实现无水压裂技术，达到增产、增渗的目的。在储层压裂作业过程中，利用液态二氧化碳作为携砂液，进行增产作业，除了能够产生裂缝外，二氧化碳还可以使原油黏度大大减小。在压裂作业中，把液态的二氧化碳注人储层中，压裂作业结束之后，二氧化碳在地层温度条件下发生快速的汽化，在地层原油中混溶，可以大幅度降低原油黏度。然而，液态二氧化碳的粘度低,导致携沙能力差，以及二氧化碳压裂液的滤失量大等问题，严重影响了二氧化碳压裂液向提高采收率方向发展。因此，针对现有液态CO2压裂、驱油效果较差以及埋藏粘度低的缺点，提供一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法就显得尤为重要了。本发明结合冻干技术利用溶剂法以甲苯为溶剂成功将巯基嫁接到长分子链上，成功制备出具有较小摩擦系数和较强携沙能力的液态CO2增稠剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种液态二氧化碳增稠剂。
本发明是这样实现的：
一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其具体包括以下步骤：
S1、将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚偏氟乙烯(PVDF)等大分子溶解到氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌15-25min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取适量的硫粉溶解到甲苯中，并向其中加入3-5ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持2-3h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
优选地，所述大分子链为聚偏氟乙烯(PVDF)
优选地，所述超声搅拌的时间为18min
优选地，所述螺丝反应釜为耐压、耐高温的100ml不锈钢反应釜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过溶剂热法制备的材料，生产成本低，获得的增稠剂均匀性好，重复性强。
2、本发明制备增稠剂以硫粉为S源，用甲苯溶解S的方式，在长链大分子上成功加上了巯基官能团，提高材料的增稠效果。
3、本发明基于现有的长链大分子进行改性，所用原料较为常见，并且价格低廉，适合工业化生产。
4、在增稠剂制备过程中加入了Al2O3，降低了材料的摩擦力。
附图说明
图1为本发明实施例1-4中所用的耐高温的、耐高压的100ml的螺丝反应釜。
图2为本发明实施例2中制备的增稠剂的XRD图。
图3为本发明实施例3中制备的材料的SEM放大图。
图4为本发明实施例4中制备的增稠剂冻干后的SEM图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和性能方面。
本发明提供一种液态二氧化碳增稠剂的制备方法，其具体包括以下步骤：
S1、将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚偏氟乙烯(PVDF)等大分子溶解到氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌15-25min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取适量的硫粉溶解到甲苯中，并向其中加入3-5ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持2-3h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
实施例1
S1、将10g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)大分子溶解到30ml的氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌15min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取1.8g的硫粉溶解到30ml甲苯中，并向其中加入3ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持2h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
图1为本发明实施例1-4中所用的耐高温的、耐高压的100ml的螺丝反应釜，温度可以升到350度，保证实验的安全进行，该反应釜无需聚四氟乙烯的内衬，所可以承受的温度较高。
实施例2
S1、将15g聚偏氟乙烯(PVDF)大分子溶解到30ml的氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌25min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取2.5g的硫粉溶解到30ml甲苯中，并向其中加入5ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持3h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
图2为本发明实施例2中制备的增稠剂的XRD图，从图中可以分析出材料的结晶性较好，Al2O3可以降低增稠剂的摩擦阻力。
实施例3
S1、将8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和6g聚偏氟乙烯(PVDF)大分子溶解到30ml氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌19min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取3g的硫粉溶解到30ml甲苯中，并向其中加入4ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持2.5h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
图3为本发明实施例3中制备的材料的SEM放大图，从图中可以看出材料的Al2O3小颗粒，表明该材料混合均匀。
实施例4
S1、将聚6g乙烯吡咯烷酮(PVP)和8g聚偏氟乙烯(PVDF)等大分子溶解到30ml氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌17min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取2g硫粉溶解到30ml甲苯中，并向其中加入4.3ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持2-3h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
图4为本发明实施例4中制备的增稠剂冻干后的SEM图,从图中可以看出该材料的铰链效果较好。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.本发明提供了一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
S1、将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚偏氟乙烯(PVDF)等大分子溶解到氮甲基吡咯烷酮中，超声搅拌15-25min，加入少量Al2O3粉末，保证其光滑性；
S2、取适量的硫粉溶解到甲苯中，并向其中加入3-5ml的丙三醇，确保足够的羟基可以生长到大分子链上；
S3、将步骤S1和S2制备的另种液体混合均匀，加入可以高温使用的螺丝反应釜中，温度迅速升高到350℃，并保持2-3h，硫粉在反应釜和丙三醇反应，生成巯基；
S4、待反应釜温度冷却后，取出样品在-60℃下冻干；
S5、将冻干后的胶体研磨成粉末，即可获得改性后的液态二氧化碳增稠剂。
2.根据权利要求1所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述S1中所述大分子链为聚偏氟乙烯(PVDF)。
3.根据权利要求1所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述S1中超声搅拌的时间为18min。
4.根据权利要求1所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述螺丝反应釜为耐压、耐高温的100ml不锈钢反应釜。
5.根据权利要求2所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述S1中氮甲基吡咯烷酮的用量为30ml。
6.根据权利要求1或2所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述S2中甲苯的用量为30ml。
7.根据权利要求6所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述S2中丙三醇的用量为4ml。
8.根据权利要求7所述的一种液态二氧化碳增稠剂及其制备方法，其特征在于：所述S1中大分子链聚偏氟乙烯(PVDF)的用量为15g。
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