[發明專利]用于水基壓裂液的稠化劑及其合成方法

有效

• 申請號: 201210568345.8
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103059828A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 郝春玲;唐富剛
• 申請（專利權）人: 北京希濤技術開發有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C08F220/54;C08F220/58;C08F226/02;C08F220/46;C08F220/06;C08F226/10;C08F2/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于水基壓裂液的稠化劑，具體來說，本發明涉及用于水基壓裂液的帶有多支鏈結構(超支化)的低殘渣合成聚合物稠化劑以及該稠化劑的合成方法。?

背景技術

壓裂技術是常規的增產技術，用于水力壓裂的壓裂液類型及其性能與造出一定尺寸、具有導流能力的裂縫有密切的關系，是影響壓裂成敗的重要因素，因此對壓裂液的性能如增粘性、流變性、濾失性、摩阻損失、穩定性、地層傷害等性能均有嚴格的要求。其中，作為提高壓裂液粘度的增稠劑(即稠化劑)是壓裂液的主要成份。長期以來，人們對增稠劑的作了大量的研究工作，目前，國內外常用的增稠劑有三種類型：①天然植物膠及其衍生物；②纖維素衍生物；③合成水溶性聚合物。?

通常，在實施壓裂增產的過程中，要選擇合適的壓裂液體系，以便減少壓裂液對儲層和裂縫的傷害程度。目前，國內使用較多的仍為植物膠壓裂液體系，但是，這一體系中存在的水不溶物較多，即使采用一級羥丙基胍爾膠，其水不溶物也在8％以上。同時，使用植物膠壓裂液體系時殘渣也較多，這對地層和裂縫的傷害較大。而且，其交聯條件為弱堿性，不適合于酸性地層。因此，研發低殘渣、適合酸性地層使用的新型稠化劑非常必要。?

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于水基壓裂中的低殘渣、適合任何地層使用的帶有支鏈結構(即超支化)的稠化劑，該稠化劑具有低殘渣、適用范圍廣、耐高溫150℃、耐剪切、耐鹽等優點。?

本發明的另一個目的在于提供一種合成上述稠化劑的方法，該方法能夠簡便易行且高效地合成稠化劑。?

本發明采用了如下的技術方案：?

一種用于水基壓裂中的帶有支鏈結構的稠化劑，其由N，N-二甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)、丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(PVN)六種單體共聚而成，其中，六種單體的重量比依次對應為(3-4)∶1∶1∶1∶(1-1.5)∶1。?

上述稠化劑中，各單體與水的重量百分比組成為：?

(a)20至30重量％的N，N-二甲基丙烯酰胺(AAM)；?

(b)5至8重量％的二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)；?

(c)5至8重量％的丙烯腈(AN)；?

(d)5至10重量％的甲基丙烯酸；?

(e)10至20重量％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)；?

(f)5至10重量％的N-乙烯基-2-吡咯烷酮(PVN)；?

(g)余量為水。?

更優選地是，各單體與水的重量百分比組成為：?

N，N-二甲基丙烯酰胺(AAM)：20重量％；?

二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)：5重量％；?

丙烯腈(AN)：5重量％；?

甲基丙烯酸(AA)：10重量％；?

2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鹽(AMPS)：20重量％；?

N-乙烯基-2-吡咯烷酮(PVN)：10重量％；?

水：30％。?

其中，N，N-二甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯腈、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鹽、N-乙烯基-2-吡咯烷酮六種單體共聚形成帶有支鏈結構的不可水解聚合物。?

其中，所述共聚物的分子量為200-800。優選為200-500。?

其中，上述稠化劑通過水溶液催化劑法和紫外光照產生自由基的方式共聚制的。?

一種合成上述稠化劑的方法，其包括如下步驟：?

(1)將N，N-二甲基丙烯酰胺(AAM)、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯?腈、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸鹽、N-乙烯基-2-吡咯烷酮六種單體按比例稱量并進行混配；?

(2)將上述混配好的單體放入蒸餾水中進行溶液的配制；?

(3)調節溶液的pH值和溫度，使溶液的pH值在4.5±0.5，所述溫度為10±1℃；?

(4)通過水溶液催化劑法和紫外光照產生自由基來使上述單體發生共聚聚合。?

其中，所述水溶液催化劑法和紫外光照產生自由基是指在稠化劑的合成過程中，向配制好的單體溶液吹氮氣進行保護15-20分鐘，然后向溶液中加入催化劑，并輔以紫外光燈照射誘發15-20分鐘以產生自由基，從而使單體發生共聚聚合。?