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CN116285936B - 一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂及其制备方法 Download PDF

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CN116285936B
CN116285936B CN202310245567.4A CN202310245567A CN116285936B CN 116285936 B CN116285936 B CN 116285936B CN 202310245567 A CN202310245567 A CN 202310245567A CN 116285936 B CN116285936 B CN 116285936B
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张绍彬
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Abstract

本发明公开了一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂及其制备方法，所述稠化剂包括：丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体；所述丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05～0.4:0.01～0.1:0.01～0.05。本发明在聚丙烯酰胺分子结构中引入含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体、含氟阳离子型疏水单体进行聚丙烯酰胺改性，含羧酸基或磺酸基单体能提高稠化剂的溶解及耐盐能力，含有苯环基团的单体能提高稠化剂的耐温抗剪切性能；含氟阳离子型疏水单体能提高稠化剂的增粘性和耐温抗剪切性。本发明制备的稠化剂分子量分布较窄，有更优的溶解、耐温、耐盐、减阻性能。

Description

一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油天然气开采技术领域，特别涉及一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂及其制备方法。
背景技术
随着浅层非常规油气资源的大规模开发，压裂改造的对象不断向埋深大、温度高和地层水矿化度高的深层油气藏转变。现有压裂液体系往往采用增大增稠剂浓度来提高压裂液在高温高盐下的抗剪切性能，但过高浓度的增稠剂，不仅大大增加成本，而且会造成破胶困难、伤害储层等问题。同时，油气开发现场淡水资源匮乏，环保和节约成本的双重要求，使得采用压裂返排液重复配制压裂液成为必然的发展趋势，但返排液矿化度高、水质组成复杂，对压裂液增稠剂的抗盐性能也提出了极大挑战。常规的合成类抗盐压裂液稠化剂主要是在聚丙烯酰胺主链上引入常规的耐盐单体、疏水单体等提高其增粘性能、耐盐性能，耐盐单体、疏水单体的引入会降低稠化剂的溶解性能，另一方面大部分聚丙烯酰胺都采用的是常规聚合方式，为了追求耐温、耐盐、高减阻效果，稠化剂的分子量均较高，这样也会降低稠化剂的溶解性能，同时增加破胶难度，造成储层二次伤害，此外，常规合成方法制备的稠化剂的分子量分布较宽，其耐温、耐盐、减阻性能均较差。
中国专利(公开号CN105542068A)公开了疏水缔合型聚丙烯酰胺类压裂液用增稠剂及其制备方法和应用，通过自由基聚合丙烯酰胺、羧酸或磺酸型阴离子单体、季铵盐型阳离子、丙烯酰胺基烷基磺酸钠型疏水单体、长链丙烯酸酯型疏水单体、烯丙基烷基氯化铵型疏水单体等几类单体，得到的疏水缔合型聚丙烯酰胺类压裂液用增稠剂，该发明通过常规合成方法制备的聚合物粉剂溶解较慢，无法满足采用连续混配的施工工艺的大规模页岩气压裂液施工中。
中国专利(公开号CN105384868A)公开了压裂用减阻剂组合物和压裂用减阻剂的制备方法及压裂用减阻剂，通过乳液聚合丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐、丙烯酸酯类疏水单体等几类单体，得到压裂液用减阻剂，该方法制备的减阻剂减阻效率低，0.05重量％减阻剂加量情况下清水减阻率＜74％，2重量％的KCl水溶液中减阻率小于72.5％，减阻效率较差。
因此，研制和开发出一种耐高温抗盐的压裂液稠化剂和压裂液体系显得十分迫切，已成为当前压裂液技术领域的重点研究与攻关方向。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂，包括：丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体；
所述丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05～0.4:0.01～0.1:0.01～0.05。
更进一步地，所述含羧酸基单体为丙烯酸钠。
更进一步地，所述含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体的结构式如下：
其中，R1为：
更进一步地，所述含氟阳离子型疏水单体的结构式如下：
其中，R2为：
更进一步地，所述耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的分子量范围为400～1400万。
本发明还公开了一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体按照配方进行投料，采用超纯水配制成单体总质量浓度为15～35％的混合溶液；
向混合溶液中加入氢氧化钠溶液调节pH值为7～9，再加入还原剂，搅拌均匀，放置于恒温水浴中，通入氮气10～90min；
当混合溶液的温度达到引发温度时，加入复合引发剂引发聚合；
当反应体系在30min内温度上升不超过1℃时，聚合反应完成；
当聚合反应完成1h后，取出胶体，将胶体切割成3～5mm颗粒，进行过筛和烘干处理，得到耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂。
更进一步地，所述丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05～0.4:0.01～0.1:0.01～0.05。
更进一步地，所述还原剂为抗坏血酸钠；
所述抗坏血酸钠占单体总质量浓度20～250ppm。
更进一步地，所述复合引发剂包括氯化锰与TPEN六齿配体或醋酸锰与TPEN六齿配体；
所述氯化锰或醋酸锰占单体总质量浓度80～1200ppm；
所述TPEN六齿配体占单体总质量浓度80～1200ppm。
更进一步地，所述引发温度为20～90℃。
与现有技术相比，本发明的实施例至少具有以下优点：
1)通过常规聚丙烯酰胺分子结构中引入增强水溶性的含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基耐盐单体、含氟阳离子型疏水单体进行聚丙烯酰胺改性，提高聚合物的溶解性能、耐温抗剪切性能、抗盐性能；
2)耐盐单体中含有苯环，增加稠化剂的刚性，有利于耐温耐剪切性能；
3)为提高产品的溶解性及耐盐性能，单体中引入羧基基团及磺酸基团，增强聚合物亲水性能及耐盐性能；
4)引入长链含氟阳离子型疏水单体，将常规的碳-氢键优化为碳-氟键，增强了稠化剂的疏水性，提高产品的增粘性能和耐温抗剪切性能；
5)采用本发明的合成方法制备的稠化剂为中低分子量稠化剂，分子量分布较窄，具有较好的规整性，与传统中高分子量的稠化剂相比，能有效的提高稠化剂的溶解、耐温、耐盐、减阻性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的降阻率对比图；
图2示出了根据本发明实施例的聚合物聚集体尺寸分布示意图；
图3示出了根据本发明实施例的耐温抗剪切对比图；
图4示出了根据本发明实施例2的红外光谱图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
本发明提出的一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂，包括：丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体；
所述丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05～0.4:0.01～0.1:0.01～0.05。
含羧酸基单体包括丙烯酸和丙烯酸钠。
耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的反应式如下：
其中，R1为：
其中，R2为：
(n＝1～3)。
针对现有技术不足，本发明通过常规聚丙烯酰胺A单元的分子结构中引入增强水溶性的含羧酸基单体B、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体C、含氟阳离子型疏水单体D进行聚丙烯酰胺改性，提高聚合物的耐温抗盐性能。耐盐单体中引入磺酸基团或刚性基团有利于提高产品耐盐性能、耐温抗剪切性能。引入长链含氟阳离子型疏水单体，将常规的碳-氢键优化为碳-氟键，增强了疏水单体的疏水性，可以实现低疏水单体加量条件下实现分子间强缔合作用的特征，在此基础上，以达到更好的增粘、耐温耐剪切效果。
丙烯酰胺A的分子结构如下：
含羧酸基单体B的分子结构式如下：
含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体C的分子结构式如下：
其中，R1为：
含氟阳离子型疏水单体D的分子结构式如下：
其中，R2为：
(n＝1～3)。
耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的分子量范围为400～1400万。
本发明还公开了一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体按照配方进行投料，采用超纯水配制成单体总质量浓度为15～35％的混合溶液；其中，更优的，单体总质量浓度为20～30％；最优的，单体总质量浓度为25～30％；
向混合溶液中加入氢氧化钠溶液调节pH值为7～9，再加入还原剂，搅拌均匀，放置于恒温水浴中，通入氮气10～90min；其中，更优的，通氮除氧时间为20～60min；最优的，通氮除氧时间为30～40min；优选的，pH值为8；
当混合溶液的温度达到引发温度时，加入复合引发剂引发聚合；
当反应体系在30min内温度上升不超过1℃时，聚合反应完成；
当聚合反应完成1h后，取出胶体，将胶体切割成3～5mm颗粒，进行过筛和烘干处理，得到耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粉剂。其中，过筛和烘干处理的具体步骤为将胶体摊开铺平在500目筛网上，放入烘箱恒温95℃干燥1～3h。
丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05～0.4:0.01～0.1:0.01～0.05。
还原剂为抗坏血酸钠，抗坏血酸钠能够除去溶解氧，提高引发效果；
所述抗坏血酸钠占单体总质量浓度20～250ppm。
复合引发剂包括氯化锰与TPEN六齿配体、醋酸锰与TPEN六齿配体，有效控制分子量分布；
所述氯化锰或醋酸锰加量占单体总质量浓度80～1200ppm；
所述TPEN六齿配体加量占单体总质量浓度80～1200ppm。其中，TPEN六齿配体的分子结构式如下：
引发温度为20～90℃。较优的，引发温度为40～80℃；更优的，引发温度为40～70℃；最优的，引发温度为50～60℃。
本发明提供一种聚合方法，采用ATRP原子转移自由基聚合法合成耐高温抗盐速溶型聚丙烯酰胺，可以控制聚合物分子量分布更窄，具有更好的规整性，更利于实现中低分子量聚合物速溶、高增粘、耐盐的性能需求。聚丙烯酰胺常采用水溶液自由基聚合法制备，自由基聚合的慢引发、快增长、速终止的聚合反应机理决定了聚合产物呈现宽相对分子质量分布，相对分子质量和结构不可控，有时甚至会发生支化、交联等，从而严重影响了聚合物的性能。因此实现活性自由基聚合的关键是如何防止聚合过程中因链转移和链终止反应而产生无活性(死)聚合物链。人们发现通过可逆的链转移或链终止，使活性种(具有链增长活性)和休眠种(暂时无链增长活性)进行快速的可逆转换，可使得聚合体系中自由基浓度控制的很低，便可抑制双基终止，使自由基聚合具有活性聚合的特征，称为“可控自由基聚合”。ATRP聚合法(原子转移自由基聚合)通过自由基活性种与有机大分子卤化物休眠种之间的可逆转移平衡反应，控制聚合体系低自由基浓度，当持续自由基和瞬时自由基在体系中以相同的速率产生的时候，自由基双基终止的产物总是以两种不同自由基交叉形成的交叉产物为优先产物。过渡金属离子及其卤化合物具有持续性，链自由基作为瞬时自由基，在持续效应作用下，优先与过渡金属化合物作用转移卤素原子，而不是发生双基终止反应，始终伴随着一个自由基活性种与有机大分子卤化物休眠种之间的可逆转移平衡反应。从本质上看，原子转移自由基聚合实际是一个可逆的催化过程，催化剂Mtn及Mtn+1－X的可逆转换控制着聚合体系自由基浓度，使之维持在一个很低的水平，进而控制聚合物的分子量分布在一个较窄的范围。
实施例1
将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)按1:0.2:0.01:0.02的摩尔比投料，加入到5000mL烧杯中用超纯水配制成单体总质量浓度为30％的混合溶液，搅拌至溶解；
用氢氧化钠溶液调节体系pH值为8，加入抗坏血酸钠100ppm，体系搅拌均匀，放置于恒温水浴中，通入氮气30min；
当温度为55℃，加入由氯化锰与TPEN按质量比1:1组成的复合引发剂引发聚合，其中复合引发剂浓度为500ppm，聚合反应进行；
当反应体系在30min内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成；
聚合反应完成后1h，取出胶体，将胶体切割成3～5mm大小颗粒，将胶体摊开铺平在500目筛网上，放入烘箱恒温95℃干燥2h，取出过筛获得目数≥100目的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂。
使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例1中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为1367万。
实施例2
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.2:0.05:0.02；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例2中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为870万。
实施例3
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.2:0.1:0.02；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例3中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为605万。
实施例4
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将C单体改为N-对苯甲酸钠-丙烯酰胺；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例4中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为1140万。
实施例5
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将C单体改为N-间苯磺酸钠-丙烯酰胺；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例5中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为956万。
实施例6
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将C单体改为N-间苯甲酸钠-丙烯酰胺；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例6中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为934万。
实施例7
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.05:0.05:0.03；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例7中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为1250万。
实施例8
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.15:0.05:0.03；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例8中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为1051万。
实施例9
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.2:0.05:0.03；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例9中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为976万。
实施例10
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.4:0.05:0.03；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例10中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为503万。
实施例11
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.2:0.05:0.01；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例11中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为1230万。
实施例12
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将丙烯酰胺A、丙烯酸钠B、N-对苯磺酸钠-丙烯酰胺C、含氟阳离子型疏水单体D(n＝2，R2含氧)比例改为1:0.2:0.05:0.05；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例12中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为654万。
实施例13
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将含氟阳离子型疏水单体D中R2基的n＝1(含氧单体)；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例13中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为823万。
实施例14
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将含氟阳离子型疏水单体D中R2基的n＝3(含氧单体)；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例14中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为743万。
实施例15
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将含氟阳离子型疏水单体D更改为R2基的n＝3(不含氧单体)；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T12005.10-92测试并计算实施例15中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为852万。
实施例16
按照实施例1的方法进行，不同之处为：复合引发剂为醋酸锰与TPEN，质量比为1:1，复合引发剂加量改为1200ppm；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例16中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为435万。
实施例17
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将质量比为1:1的复合引发剂加量改为300ppm；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例17中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为680万。
实施例18
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将引入的抗坏血酸钠加量改为70ppm；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例18中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为659万。
实施例19
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将引发温度改为30℃；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例19中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为945万。
实施例20
按照实施例1的方法进行，不同之处为：将引发温度改为90℃；使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算实施例20中得到的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为469万。
对比实施例
在实施例2基础上，不同之处为：采用常规聚合，采用过硫酸钾和硫代硫酸钠作为复合引发剂引发聚合，引发温度0℃，过硫酸钾加量为单体总质量的0.10％。聚合反应在绝热环境下进行，当反应体系在30分钟内温度上升不超过1℃时认为聚合反应基本完成。聚合反应完成后1小时，取出胶体，将胶体切割成3～5mm大小颗粒，将胶体摊开铺平在500目筛网上，放入烘箱恒温95℃干燥2h，取出过筛获得目数≥100目的耐盐速溶型压裂液稠化剂。使用乌氏粘度计(0.55mm管径)按GB/T 12005.10-92测试并计算对比实施例中得到的耐盐速溶型压裂液稠化剂粘均分子量为2204万。
聚合物溶液性能评价方法如下：
(1)起粘时间
分别在500mL烧杯中加入200mL清水，手动搅拌并分别添加0.06g实施例1～20和对比实施例中制备的稠化剂样品，记录加入稠化剂后的起粘时间(搅拌时可明显感觉到起粘现象，玻璃棒可以拉丝)，具体如表1所示；
(2)粘度
在600r/min、不同水质条件下搅拌，分别加入0.03％、0.1％、0.2％(质量百分比)的实施例1～20和对比实施例中制备的稠化剂样品，测试加入稠化剂搅拌2min时粘度情况，当稠化剂含量为0.03％用毛细管粘度计测量产品的运动粘度(mm2/s)，稠化剂含量0.1％～0.2％用六速粘度计测量170s-1下粘度值(mPa·s)，其中120000ppm模拟盐水，其中二价离子含量为10000ppm，具体如表1所示；
(3)降阻率
测试实施例1～20中稠化剂在不同水质的降阻率，按照SY/T 6376-2008中第7.13.1.1章测定降阻率的规定执行，取5min降阻率数据为降阻率数值，测试结果表2所示。不同实施例实验评价结果如下：
120000ppm模拟水中，二价离子含量10000ppm。
表1稠化剂粘度数据
表2稠化剂降阻率
如图2所示，在3％KCl溶液中测试2000ppm稠化剂的聚集体尺寸大小及分布，实施例2采用APTR合成的稠化剂聚集体尺寸小，尺寸分布窄，对比实施例采用常规聚合合成的稠化剂聚集体尺寸大，且分布较宽，从性能角度来说，采用ATRP合成的稠化剂的降阻率(如图1所示)、增黏性、耐温抗剪切性(如图3所示，3％KCl条件下，0.3％稠化剂+0.3％有机锆交联剂)能都优于常规聚合的稠化剂。
如图4所示，实施例2的红外光谱图中3199cm-1和3368cm-1处分别为-CONH2(酰胺基)上N-H键的对称和反对称伸缩振动峰，2941cm-1为C-C键的对称伸缩振动峰，1673cm-1为酰胺基上C＝O键的对称伸缩振动峰，1568cm-1为-COO-振动峰，1407cm-1为甲基和-CH2-(亚甲基)上C-H键的面内弯曲振动峰，1321cm-1为侧链上连接甲基或亚甲基的C-N键的伸缩振动峰，1122cm-1和1050cm-1分别为连接苯环C-N键的对称伸缩振动峰和C-F键的伸缩振动峰，1195cm-1和631cm-1为-SO3 -(磺酸基)的特征吸收峰，表明产物中包含各共聚单体的特征单元。
本发明提供一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂及其制备方法，通过在常规聚丙烯酰胺分子结构中引入增强水溶性的含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体、含氟阳离子型疏水单体进行聚丙烯酰胺改性，提高聚合物的溶解性能、耐温抗剪切性能、抗盐性能；含羧酸基或磺酸基单体，提高产品的溶解性及耐盐能力，含有苯环基团的单体有利于提高产品的耐温抗剪切性能；含氟阳离子型疏水单体能提高产品的增粘性能和耐温抗剪切性能。此外，采用本发明合成的稠化剂分子量分布较窄，具有更优的溶解、耐温、耐盐、减阻性能。
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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (6)

1.一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂，其特征在于，由包括丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体制备得到；
所述丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05~0.4:0.01~0.1:0.01~0.05；
所述含羧酸基单体为丙烯酸钠；
所述含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体的结构式如下：
其中，R1为：
；
所述含氟阳离子型疏水单体的结构式如下：
其中，R2为：
。
2.根据权利要求1所述的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂，其特征在于，所述耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的分子量范围为400~1400万。
3.一种耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体按照配方进行投料，采用超纯水配制成单体总质量浓度为15~35%的混合溶液；
向混合溶液中加入氢氧化钠溶液调节pH值为7~9，再加入还原剂，搅拌均匀，放置于恒温水浴中，通入氮气10~90min；
当混合溶液的温度达到引发温度时，加入复合引发剂引发聚合；
当反应体系在30min内温度上升不超过1℃时，聚合反应完成；
当聚合反应完成1h后，取出胶体，将胶体切割成3~5mm颗粒，进行过筛和烘干处理，得到耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂；
所述丙烯酰胺单体、含羧酸基单体、含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体和含氟阳离子型疏水单体的摩尔比为1:0.05~0.4:0.01~0.1:0.01~0.05；
其中，所述含羧酸基单体为丙烯酸钠；
所述含苯磺酸基或苯甲酸基的耐盐单体的结构式如下：
其中，R1为：
；
所述含氟阳离子型疏水单体的结构式如下：
其中，R2为：
。
4.根据权利要求3所述的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸钠；
所述抗坏血酸钠占单体总质量浓度20~250ppm。
5.根据权利要求3所述的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，所述复合引发剂包括氯化锰与TPEN六齿配体或醋酸锰与TPEN六齿配体；
所述氯化锰或醋酸锰占单体总质量浓度80~1200ppm；
所述TPEN六齿配体占单体总质量浓度80~1200ppm。
6.根据权利要求3所述的耐高温抗盐速溶型压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，所述引发温度为20~90℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117143283B (zh) * 2023-10-26 2024-01-09 东营市百扬石油科技有限责任公司 一种抗盐性压裂液稠化剂及其制备方法
CN118496448B (zh) * 2024-07-22 2024-11-26 中国石油集团西部钻探工程有限公司 压裂用耐高盐抗高温速溶型缔合增稠剂及其制备方法
CN120041180B (zh) * 2025-01-24 2025-08-01 成都劳恩普斯科技有限公司 一种复杂水质返排液直配功能型压裂液
CN120718217B (zh) * 2025-08-29 2026-01-23 东营市金福源化工有限公司 一种抗盐性乳液型压裂液稠化剂及其制备工艺
CN120988216B (zh) * 2025-10-21 2026-02-10 中国石油集团西部钻探工程有限公司 一种低分子抗盐稠化剂及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104312573A (zh) * 2014-09-26 2015-01-28 孙安顺 一种压裂用免交联乳液增稠剂及其制备方法
CN104877072A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 长江大学 一种含氟修饰的水包水高返排、低伤害滑溜水压裂液体系减阻剂
CN106190088A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 四川奥赛德材料科技有限公司 用于海水基压裂液的耐温抗盐速溶稠化剂及其制备方法
CN106854462A (zh) * 2015-09-11 2017-06-16 普莱克斯技术有限公司 压裂流体组合物及其使用方法
CN108048069A (zh) * 2017-12-29 2018-05-18 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种耐高温压裂液组合物的制备方法
CN111019042A (zh) * 2019-11-26 2020-04-17 陕西博世威科技有限责任公司 一种压裂液用抗高温稠化剂及其制备方法和应用
CN111732687A (zh) * 2020-05-26 2020-10-02 西南石油大学 一种抗剪耐盐压裂液稠化剂
CN113736442A (zh) * 2021-09-03 2021-12-03 陕西科技大学 压裂液用低温速溶型耐盐一体化水性稠化剂及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104312573A (zh) * 2014-09-26 2015-01-28 孙安顺 一种压裂用免交联乳液增稠剂及其制备方法
CN104877072A (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 长江大学 一种含氟修饰的水包水高返排、低伤害滑溜水压裂液体系减阻剂
CN106854462A (zh) * 2015-09-11 2017-06-16 普莱克斯技术有限公司 压裂流体组合物及其使用方法
CN106190088A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 四川奥赛德材料科技有限公司 用于海水基压裂液的耐温抗盐速溶稠化剂及其制备方法
CN108048069A (zh) * 2017-12-29 2018-05-18 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种耐高温压裂液组合物的制备方法
CN111019042A (zh) * 2019-11-26 2020-04-17 陕西博世威科技有限责任公司 一种压裂液用抗高温稠化剂及其制备方法和应用
CN111732687A (zh) * 2020-05-26 2020-10-02 西南石油大学 一种抗剪耐盐压裂液稠化剂
CN113736442A (zh) * 2021-09-03 2021-12-03 陕西科技大学 压裂液用低温速溶型耐盐一体化水性稠化剂及其制备方法

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Denomination of invention: A high-temperature-resistant, salt-resistant, fast-soluble fracturing fluid thickener and its preparation method

Granted publication date: 20240524

Pledgee: Industrial Commercial Bank of China Ltd. Chengdu branch CaoShi

Pledgor: CHENGDU LEARN-PRACTICES TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2025510000135