一种乳液型提高采收率用稠化剂及制备方法发明专利

专利名称：一种乳液型提高采收率用稠化剂及制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411091908.8

专利申请（专利权）人：辽宁裕隆瑞达石油技术有限公司
权利人地址：辽宁省盘锦市经济开发区兴隆工业园

专利发明（设计）人：侯升田,赵银男,方宁宁,王静,刘阳,曹轶男,侯欣然,任航宇,徐双印,田林

专利摘要：本发明公开了稠化剂技术领域的一种乳液型提高采收率用稠化剂及其制备方法，由如下重量份组分制备得到：乳化剂10‑15份、去离子水30‑40份、丙烯酰胺35‑45份、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸25‑35份、丙烯酸4‑5份和阳离子刚性单体0.7‑0.9份。本发明为了解决聚丙烯酰胺稠化剂耐温耐盐性能差问题，本发明提出通过以苯甲醛和1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化合成阳离子刚性单体的方式，得到集疏水、阳离子、刚性于一体的单体，同时在聚丙烯酰胺分子链中嵌入强极性基团，得到新型四元共聚物，实现了聚丙烯酰胺稠化剂耐温耐盐性能的提升。

主权利要求：
1.一种乳液型提高采收率用稠化剂，其特征在于，由如下重量份组分制备得到：乳化剂
10‑15份、去离子水30‑40份、丙烯酰胺35‑45份、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸25‑35份、丙烯酸
4‑5份和阳离子刚性单体0.7‑0.9份；所述阳离子刚性单体包括以下重量份组分制备得到：苯甲醛5.5‑6.5份、1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化11.5‑13.5份；所述阳离子刚性单体的结构为：。
2.一种根据权利要求1所述的乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）将乳化剂加入反应釜中，加入去离子水，搅拌均匀，通入氮气排出空气，依次加入丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、阳离子刚性单体得到混合液；
（2）将10mol/L的NaOH溶液加入到混合液中，调节pH为8，随后在氮气气氛中，加入过硫酸钠和亚硫酸氢钠，过硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1.2，总质量为聚合单体质量的
0.2%，1200rpm剧烈搅拌10min，随后水浴搅拌反应得到乳液型提高采收率用稠化剂。
3.根据权利要求2所述的乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述水浴搅拌温度为20‑30℃，速度为80‑120rpm，时间为4‑6h。
4.根据权利要求3所述的乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，其特征在于：所述阳离子刚性单体的制备方法，具体包括如下步骤：S1、将苯甲醛加入到99.5wt%无水乙醇中，搅拌溶解，随后加入1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化，搅拌溶解得到混合液；
S2、将哌啶逐滴滴入S1所得混合液中，氩气气氛中，80℃回流反应24h，得到反应液；
S3、将S2所得反应液进行冷却，过滤得到沉淀物，将沉淀物加入99.5wt%无水乙醇中，进行重结晶，过滤干燥得到阳离子刚性单体。
5.根据权利要求4所述的乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，其特征在于：在S1中，所述苯甲醛在99.5wt%无水乙醇中的添加量为0.026‑0.03g/mL。
6.根据权利要求5所述的乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，其特征在于：在S2中，所述哌啶在S1所得混合液中的添加量为0.02‑0.025g/mL。
7.根据权利要求6所述的乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，其特征在于：在S3中，所述反应液冷却温度为15‑25℃。 说明书 : 一种乳液型提高采收率用稠化剂及制备方法技术领域[0001] 本发明属于稠化剂技术领域，具体是指一种乳液型提高采收率用稠化剂及其制备方法。背景技术[0002] 压裂液是指由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定的化学体系，是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂；目前，压裂液以胍胶、清洁压裂液和聚合物压裂液为主，聚合物压裂液具有价格低廉，携砂性好，摩阻低，低伤害等优点，因此被广泛使用；聚丙烯酰胺是油田中应用最广泛的人工合成聚合物之一，有阳离子型、阴离子型、非离子型以及两性离子型，以丙烯酰胺为主要单体均聚或者共聚可形成聚丙烯酰胺，具有制备方法简单、价格低、分子量高、水溶性好、易于改性、不被微生物降解等优点，而在高温高盐的环境下聚丙烯酰胺的应用受到严重限制。[0003] 目前现有技术主要存在以下问题：聚丙烯酰胺稠化剂耐温耐盐性能差。发明内容[0004] 针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种乳液型提高采收率用稠化剂及其制备方法，为了解决聚丙烯酰胺稠化剂耐温耐盐性能差的问题，本发明提出通过以苯甲醛和1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化合成阳离子刚性单体的方式，得到集疏水、阳离子、刚性于一体的单体，同时在聚丙烯酰胺分子链中嵌入强极性基团，得到新型四元共聚物，实现了聚丙烯酰胺稠化剂耐温耐盐性能的提升。[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种乳液型提高采收率用稠化剂，所述乳液型提高采收率用稠化剂由如下重量份组分制备得到：乳化剂10‑15份、去离子水30‑40份、丙烯酰胺35‑45份、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸25‑35份、丙烯酸4‑5份和阳离子刚性单体0.7‑0.9份。[0006] 优选地，所述阳离子刚性单体包括以下重量份组分制备得到：苯甲醛5.5‑6.5份、1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化11.5‑13.5份。[0007] 优选地，所述阳离子刚性单体的制备方法，具体包括如下步骤：[0008] S1、将苯甲醛加入到99.5wt%无水乙醇中，搅拌溶解，随后加入1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化，搅拌溶解得到混合液；[0009] S2、将哌啶逐滴滴入S1所得混合液中，氩气气氛中，80℃回流反应24h，得到反应液；[0010] S3、将S2所得反应液进行冷却，过滤得到沉淀物，将沉淀物加入99.5wt%无水乙醇中，进行重结晶，过滤干燥得到阳离子刚性单体。[0011] 优选地，在S1中，所述苯甲醛在99.5wt%无水乙醇中的添加量为0.026‑0.03g/mL。[0012] 优选地，在S2中，所述哌啶在S1所得混合液中的添加量为0.02‑0.025g/mL。[0013] 优选地，在S3中，所述反应液冷却温度为15‑25℃。[0014] 本发明还提供了一种乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，具体包括如下步骤：[0015] （1）将乳化剂加入反应釜中，加入去离子水，搅拌均匀，通入氮气排出空气，依次加入丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、阳离子刚性单体得到混合液；[0016] （2）将10mol/L的NaOH溶液加入到混合液中，调节pH为8，随后在氮气气氛中，加入过硫酸钠和亚硫酸氢钠，过硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1.2，总质量为聚合单体质量的0.2%，1200rpm剧烈搅拌10min，随后水浴搅拌反应得到乳液型提高采收率用稠化剂。[0017] 优选地，在步骤（2）中，所述水浴搅拌温度为20‑30℃，速度为80‑120rpm，时间为4‑6h。[0018] 本发明取得的有益效果如下：本发明制备了集疏水、阳离子、刚性于一体的阳离子刚性单体，同时在聚丙烯酰胺分子链中嵌入强极性基团，得到新型四元共聚物，实现了稠化剂耐温耐盐性能的提升；丙烯酰胺和丙烯酸为稠化剂提供了酰胺基与羧基，一方面可与金属交联，另一方面这两种基团可以通过氢键与砂粒吸附，提高压裂液携砂能力；2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸分子结构中羰基的氧原子可以络合吸附金属阳离子，增加抗盐性；阳离子刚性单体中阳离子与金属阳离子可以产生同性相斥作用，进而使聚合物分子链在盐液中保持舒展，同时可吸附带负电的砂粒提高携砂能力，苯环可以提高其流体力学体积，引入增大了空间位阻，使耐温性能得到提升，也提高了酰胺基团耐水解能力。附图说明[0019] 图1为本发明实施例1‑3和对比例1‑2耐盐测试的结果图；[0020] 图2为本发明实施例1‑3和对比例1‑2耐温测试的结果图；[0021] 图3为本发明所制备阳离子刚性单体的合成流程图；[0022] 图4为本发明所制备乳液型提高采收率用稠化剂的合成流程图。[0023] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。具体实施方式[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。[0025] 除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本申请的内容。[0026] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。[0027] 实施例1[0028] 一种乳液型提高采收率用稠化剂由如下重量份组分制备得到：乳化剂10份、去离子水30份、丙烯酰胺35份、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸25份、丙烯酸4份和阳离子刚性单体0.7份。[0029] 阳离子刚性单体包括以下重量份组分制备得到：苯甲醛5.5份、1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化11.5份。[0030] 阳离子刚性单体的制备方法，具体包括如下步骤：[0031] S1、将苯甲醛以0.026g/mL的添加量加入到99.5wt%无水乙醇中，搅拌溶解，随后加入1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化，搅拌溶解得到混合液；[0032] S2、将哌啶以0.02g/mL的添加量逐滴滴入S1所得混合液中，氩气气氛中，80℃回流反应24h，得到反应液；[0033] S3、将S2所得反应液进行冷却至15℃，过滤得到沉淀物，将沉淀物加入99.5wt%无水乙醇中，进行重结晶，过滤干燥得到阳离子刚性单体。[0034] 本发明还提供了一种乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，具体包括如下步骤：[0035] （1）将乳化剂加入反应釜中，加入去离子水，搅拌均匀，通入氮气排出空气，依次加入丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、阳离子刚性单体得到混合液；[0036] （2）将10mol/L的NaOH溶液加入到混合液中，调节pH为8，随后在氮气气氛中，加入过硫酸钠和亚硫酸氢钠，过硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1.2，总质量为聚合单体质量的0.2%，1200rpm搅拌10min，随后20℃水浴80rpm搅拌4h反应得到乳液型提高采收率用稠化剂。[0037] 实施例2[0038] 一种乳液型提高采收率用稠化剂由如下重量份组分制备得到：乳化剂15份、去离子水40份、丙烯酰胺45份、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸35份、丙烯酸5份和阳离子刚性单体0.9份。[0039] 阳离子刚性单体包括以下重量份组分制备得到：苯甲醛6.5份、1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化13.5份。[0040] 阳离子刚性单体的制备方法，具体包括如下步骤：[0041] S1、将苯甲醛以0.03g/mL的添加量加入到99.5wt%无水乙醇中，搅拌溶解，随后加入1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化，搅拌溶解得到混合液；[0042] S2、将哌啶以0.025g/mL的添加量逐滴滴入S1所得混合液中，氩气气氛中，80℃回流反应24h，得到反应液；[0043] S3、将S2所得反应液进行冷却至25℃，过滤得到沉淀物，将沉淀物加入99.5wt%无水乙醇中，进行重结晶，过滤干燥得到阳离子刚性单体。[0044] 本发明还提供了一种乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，具体包括如下步骤：[0045] （1）将乳化剂加入反应釜中，加入去离子水，搅拌均匀，通入氮气排出空气，依次加入丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、阳离子刚性单体得到混合液；[0046] （2）将10mol/L的NaOH溶液加入到混合液中，调节pH为8，随后在氮气气氛中，加入过硫酸钠和亚硫酸氢钠，过硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1.2，总质量为聚合单体质量的0.2%，1200rpm搅拌10min，随后30℃水浴120rpm搅拌6h反应得到乳液型提高采收率用稠化剂。[0047] 实施例3[0048] 一种乳液型提高采收率用稠化剂由如下重量份组分制备得到：乳化剂12.5份、去离子水35份、丙烯酰胺40份、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸30份、丙烯酸4.5份和阳离子刚性单体0.8份。[0049] 阳离子刚性单体包括以下重量份组分制备得到：苯甲醛6份、1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化12.5份。[0050] 阳离子刚性单体的制备方法，具体包括如下步骤：[0051] S1、将苯甲醛以0.028g/mL的添加量加入到99.5wt%无水乙醇中，搅拌溶解，随后加入1,4‑二甲基吡啶‑1‑碘化，搅拌溶解得到混合液；[0052] S2、将哌啶以0.0225g/mL的添加量逐滴滴入S1所得混合液中，氩气气氛中，80℃回流反应24h，得到反应液；[0053] S3、将S2所得反应液进行冷却至20℃，过滤得到沉淀物，将沉淀物加入99.5wt%无水乙醇中，进行重结晶，过滤干燥得到阳离子刚性单体。[0054] 本发明还提供了一种乳液型提高采收率用稠化剂的制备方法，具体包括如下步骤：[0055] （1）将乳化剂加入反应釜中，加入去离子水，搅拌均匀，通入氮气排出空气，依次加入丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、阳离子刚性单体得到混合液；[0056] （2）将10mol/L的NaOH溶液加入到混合液中，调节pH为8，随后在氮气气氛中，加入过硫酸钠和亚硫酸氢钠，过硫酸钠和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1.2，总质量为聚合单体质量的0.2%，1200rpm搅拌10min，随后25℃水浴100rpm搅拌5h反应得到乳液型提高采收率用稠化剂。[0057] 对比例1[0058] 本对比例提供一种稠化剂，其与实施例1的区别仅在于所有组分中不含阳离子刚性单体，其余组分、组分含量与实施例1相同。[0059] 对比例2[0060] 本对比例提供一种稠化剂，其与实施例1的区别仅在于所有组分中以苯乙烯替代阳离子刚性单体，其余组分、组分含量与实施例1相同。[0061] 实验例[0062] 实验测定溶液表观黏度所用流变仪为M5600高温高压流变仪，剪切速率为80s‑1。[0063] 1.耐盐测试[0064] 将实施例1‑3和对比例1‑2用去离子水配制成1.2wt%的水溶液，在25℃下，0.1g/mL‑1g/mL浓度NaCl溶液测试其表观黏度，以如下公式计算表观粘度下降率：[0065] 表观粘度下降率=（0.1g/mL表观粘度1g/mL表观粘度）/0.1g/mL表观粘度。[0066] 图1为本发明实施例1‑3和对比例1‑2耐盐测试的结果图；如图实施例1‑3和对比例1‑2的表观粘度下降率分别为32.65%、34.21%、31.35%和52.33%、65.16%，实施例1‑3的表观粘度下降率明显低于对比例1‑2，说明阳离子刚性单体的使用增强了稠化剂的耐盐能力。[0067] 2.耐温测试[0068] 将实施例1‑3和对比例1‑2用去离子水配制成1.2wt%的水溶液，从20℃开始，升温速率为5℃/min，记录20℃和80℃时测得表观黏度，并以如下公式计算表观粘度下降率：[0069] 表观粘度下降率=（20℃表观粘度‑80℃表观粘度）/20℃表观粘度。[0070] 图2为本发明实施例1‑3和对比例1‑2耐温测试的结果图；如图，实施例1‑3和对比例1‑2的表观粘度下降率分别为25.62%、26.89%、25.66%和46.38%、59.64%，实施例1‑3的表观粘度下降率明显低于对比例1‑2，说明阳离子刚性单体的使用增强了稠化剂的耐温能力。[0071] 图3为本发明所制备阳离子刚性单体的合成流程图；如图，该单体具有疏水刚性的苯环结构和带正电的基团。[0072] 图4为本发明所制备乳液型提高采收率用稠化剂的合成流程图；如图，该聚合物为丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酸、阳离子刚性单体组成的四元聚合物。[0073] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。[0074] 以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2024-08-09

专利公开日期：2024-10-01

专利公告号：2024-10-01