[發(fā)明專利]一種多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610669658.0
• 申請(qǐng)日: 2016-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107760292A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳晨;杜濤;蔣廷學(xué);姚奕明;魏娟明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C09K8/64
• 分類號(hào): C09K8/64;C09K8/70;C08G79/04
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙)11550
• 代理人: 楊茜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高效膠凝劑合成領(lǐng)域，更進(jìn)一步說(shuō)，涉及一種多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑及其制備方法。

背景技術(shù)

國(guó)際市場(chǎng)方面，低碳烴壓裂液已達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用。就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，低碳烴壓裂液尚處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，其主要問(wèn)題在于交聯(lián)速率緩慢，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)混配的需求。

專利CN105154056A描述了一種適用于非常規(guī)儲(chǔ)層的LPG無(wú)水壓裂液制備方法與應(yīng)用，其磷酸酯膠凝劑是由磷酸酯中間體與C2～C18中的一元醇、二元醇、多元醇或其混合物在一定條件下發(fā)生酯化反應(yīng)制得的。該專利所描述的磷酸酯膠凝劑的制備方法為：(1)磷酸三乙酯和磷酸在80℃～95℃條件下以正庚烷、二甲苯、甲苯或者它們的混合物作為溶劑反應(yīng)2～4個(gè)小時(shí)生成聚磷酸酯中間體；(2)將步驟(1)中的聚磷酸酯中間體與C2～C18的一元醇、二元醇、多元醇或者它們的混合物在120℃～135℃條件下反應(yīng)4～6個(gè)小時(shí)生成磷酸酯膠凝劑。在此項(xiàng)技術(shù)中，多元醇作為混合醇的組分之一，與普通一元醇和二元醇共同用于磷酸酯的合成，但未對(duì)多元醇的種類及用量對(duì)膠凝劑性能的影響進(jìn)行研究。而且該合成路線涉及了大量有毒、高價(jià)溶劑的使用，如二甲苯，反應(yīng)溫度為120℃～135℃。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑及其制備方法。本發(fā)明致力于提出一種合適的多元醇增效劑，以合成具有高交聯(lián)速率的膠凝劑。

本發(fā)明目的之一的一種多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑，包含有聚磷酸酯中間體，混合醇；其中，所述混合醇包含有一元醇和多元醇；所述聚磷酸酯中間體與一元醇總量、多元醇的重量份數(shù)比為(150～190):(95～100):(1～5)，優(yōu)選(160～180):(95～100):(1～5)；所述混合醇中一元醇總量與多元醇的重量份數(shù)比為(95～100):(1～5)。所述膠凝劑密度可為1.02～1.08g/cm³。

綜合性能和價(jià)格考慮，所述一元醇可選擇乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、正癸醇、正十二醇、正十四醇、正十六醇、和正十八醇中的任意一種或幾種的混合，優(yōu)選乙醇、正丁醇、正辛醇、正癸醇、正十二醇、正十六醇、正十八醇中的任意一種或幾種的混合。

所述多元醇可選自多元醇分子季戊四醇和/或雙季戊四醇。

通過(guò)查閱文獻(xiàn)及探索性實(shí)驗(yàn)，所述聚磷酸酯中間體的方法可包括以下步驟：在裝有機(jī)械攪拌和溫度計(jì)的250mL三口燒瓶中加入100～120重量份磷酸三乙酯和50～70重量份五氧化二磷，混合均勻，85～95℃下反應(yīng)5～8h后降至室溫即得到聚磷酸酯中間體。

本申請(qǐng)中的聚磷酸酯中間體的引入可以提高酯化反應(yīng)產(chǎn)率；一元醇作為磷酸酯的主要構(gòu)成部分，形成了膠凝劑的骨架；在此基礎(chǔ)上加入少量多元醇，同時(shí)參與到兩個(gè)或多個(gè)磷酸酯的結(jié)構(gòu)中，起到橋聯(lián)的作用，增大分子尺寸、提高分子量，從而提高交聯(lián)速率。

本發(fā)明目的之二的一種多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑的制備方法，包括以下步驟：

1)合成聚磷酸酯中間體；

2)將混合醇加入所述聚磷酸酯中間體，在75～105℃下反應(yīng)4～7h，再降至室溫得到所述多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑。

通常情況下，多元醇價(jià)格較高，不適合于大量應(yīng)用于磷酸酯的合成。然而，多元醇在混合醇中的少量加入會(huì)顯著提高膠凝劑的性能。因此，本申請(qǐng)關(guān)注于多元醇的種類及添加量對(duì)膠凝劑性能的影響，以求以少量多元醇的加入制備性能優(yōu)良的膠凝劑。本申請(qǐng)所描述的磷酸酯膠凝劑合成路線中無(wú)需使用溶劑，且反應(yīng)溫度較為溫和，為75～105℃，是綠色、環(huán)保，低能耗的生產(chǎn)路線。

為了提高交聯(lián)速率，在本發(fā)明中選擇了兩種尺寸、官能度、分子量差異較大的多元醇分子季戊四醇和雙季戊四醇，以一元醇總量與多元醇總量的重量份數(shù)為95～100:1～5的添加量加入到混合醇中參與合成了含有多元醇的膠凝劑。極少量添加即可將交聯(lián)速率提高約30％，將在很大程度上解決低碳烴壓裂液交聯(lián)速率緩慢的問(wèn)題，其與高效交聯(lián)劑的共同使用可形成具有快速交聯(lián)速率的低碳烴壓裂液體系。依據(jù)本發(fā)明合成多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑時(shí)，僅需向原有的合成體系中加入少量多元醇，裝置及反應(yīng)條件均不發(fā)生改變，制備簡(jiǎn)單、效果優(yōu)異，值得推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備的多元醇增效的低碳烴壓裂液膠凝劑的交聯(lián)速率曲線比較圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。