[發明專利]一種油田用水溶性聚合物增粘劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310517850.4
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN104140790B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 馬誠;王中華;甄劍武;謝俊;李同翔;劉憲偉;萬龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/588;C08G81/02;C08B37/00;C08B11/08;C08J3/24
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 韓天寶

技術領域：

本發明涉及一種油田用水溶性聚合物增粘劑及其制備方法，屬油田化學技術領域。

背景技術：

抗高濃度氯化鈣水溶性聚合物是油田化學研究重點和難點之一。在鉆井液技術領域，高濃度氯化鈣水基鉆井液可以提供良好的井壁穩定性：長城鉆井公司鉆井液分公司在蘇丹地區應用的氯化鈣含量為12％的無土相鉆井液體系有效地防止了井壁垮塌；鉆井特殊化學品分公司(Drilling Special Company)在英國北海中部鉆井過程中應用的聚合物鉆井液體系也提供了良好的井壁穩定性，但該類鉆井液體系存在鉆井液流型調節的問題；在三次采油聚合物驅技術領域，廣泛使用的部分水解聚丙烯酰胺耐溫抗鹽性差、經濟效益低，CN 1240795A、CN 102372818A及CN102464761A公開的抗鈣聚合物增粘劑，主要是通過向丙烯酰胺類聚合物中引入磺化基團或疏水基團而得，僅可以滿足鈣離子濃度不高于2000mg/L的低溫條件下的(小于100℃)使用需求。

發明內容:

本發明的目的是針對現有油田用增粘劑在高濃度氯化鈣條件下增粘效果差的問題，提供一種油田用水溶性聚合物增粘劑及其制備方法。

一種油田用水溶性聚合物增粘劑，具有以下結構通式：

通式中：

-R為-H或C_nH_2n+1，n＝1，2或4；

x+y+z的取值范圍為2000～2600，a+b+c的取值范圍為2000～2600；

polymer可以是黃原膠或是羥乙基纖維素中的一種。

為實現上述目的，本發明采取以下制備方法：

(1)將質量為1:20～25的聚乙烯醇和去離子水投入到反應器中，在溫度為70～90℃條件下攪拌溶解3～4h，得到無色透明的聚乙烯醇水溶液；

(2)加入交聯劑，交聯劑用量為步驟(1)所得聚乙烯醇水溶液質量的3％～5％；控制溫度為70～90℃，在攪拌條件下緩慢加入催化劑調pH值至3～5，保溫反應1～5h后用中和劑調pH值至7～8，得到粘性溶液；

(3)控制溫度70～90℃、氮氣置換條件下，向步驟(2)所得溶液中加入引發劑，引發劑用量為步驟(1)所得溶液質量的0.5％～0.8％，攪拌反應0.5～1h后，得到無色或淡黃色粘性溶液；

(4)按照與聚乙烯醇的質量比為1：0.6～0.8的比例，向步驟(3)所得溶液中加入聚合物polymer，保溫70～90℃、氮氣置換條件下，攪拌反應1～1.5h后，得到粘稠或膠狀物，經真空干燥、粉碎后即得本發明所述的增粘劑。

所述的聚乙烯醇為牌號2099、2399、2488、2499或2699中的一種；

所述的交聯劑為甲醛、乙醛或丁醛中的一種；

所述的催化劑可以是無機酸或有機酸，其中：無機酸為鹽酸、硫酸或磷酸中的一種；有機酸為對甲苯磺酸或十二烷基苯磺酸中的一種；

所述的中和劑為NaOH、KOH或Na₂CO₃中的一種；

所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或硝酸鈰銨中的一種；

所述的聚合物polymer為黃原膠或羥乙基纖維素中的一種。

本發明的有益效果是：

本發明以水為反應溶劑，原料安全環保、工藝條件溫和，所得產品在15％氯化鈣水溶液中經120℃老化16h后可保持良好增粘效果，較市售HPAM等產品具有更為優良的抗鈣增粘性能，可以廣泛應用于鉆井液增粘劑、聚合物驅油劑等油田化學相關領域。

具體實施方式：

實施例1

在裝有溫度計、冷凝管、攪拌器的反應釜中加入4.6g聚乙烯醇2099和100ml去離子水，常壓、70℃下攪拌溶解3h，得到無色透明的聚乙烯醇水溶液；保持反應釜內溫度，加入鹽酸至pH＝3、甲醛溶液4ml，常壓下反應3h后得到具有一定粘性的液體，該液體用飽和氫氧化鈉水溶液調至pH＝7；氮氣保護及攪拌條件下將0.6g過硫酸銨加入到釜中保溫反應1h；將3.0g黃原膠緩慢加入到反應釜中繼續保溫反應1.5h，得到淡黃色粘稠物，經真空干燥、粉碎后即得本發明的增粘劑。在濃度為15％的氯化鈣水溶液中添加2％的增粘劑，經120℃老化16h后，表觀粘度為22mPa﹒s。

實施例2～7的實驗和測試步驟與實施例1相同，具體實驗條件及測試結果如表1所示。

表2為與實施例1相同的測試條件下，市售增粘劑產品的表觀粘度測試結果。