CN109439309B - 一种co2压裂液增稠剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种CO2压裂液增稠剂及其制备方法，所述增稠剂按重量百分比，由以下组分组成：低分子量聚醚聚合物，50‑70％；改性PDMS，6‑15％；植物油，9‑15％；低碳醇，11‑18％；生育酚，2‑4％。该CO2增稠剂价格低廉，对油气藏地层无污染，还能降低原油岩石界面张力，改善地层岩石表面润湿性，绿色环保，适用于水敏性油气藏压裂等，无需返排，大幅度节约水资源，无“三废”排放；还可以用于改善CO2驱油效果。
Description
技术领域
本发明属于CO2增稠剂技术领域，特别涉及一种CO2压裂液增稠剂及其制备方法。
背景技术
实践经验证明CO2压裂技术是低渗透油气藏，水敏油气藏，尤其是非常规油气藏最具潜力的压裂增产方法之一。但由于CO2粘度低，携砂困难，砂比低，限制了CO2压裂的应用。
为了克服上述问题，必须提高CO2流体粘度。因此，CO2增稠剂的设计开发是超临界CO2压裂技术领域最重要的研究方向。到目前为止，含氟聚合物以及含大量助溶剂的聚硅氧烷是最有效的两类CO2增稠剂，能够大幅度增加CO2的粘度，但是遗憾的是这两类聚合物因环境和成本问题限制了其实际应用。
由于CO2具有弱溶剂性质，通常商用的非氟聚合物在CO2中溶解性较差，阻碍了含碳氢氧CO2增稠剂的研究和开发，导致基于理论设计合成具有预期结构的非氟增稠剂材料的研究报道很少。
Destarac总结了亲CO2聚合物分子设计原则：起主导作用的，首先是内聚能密度或聚合物 -聚合物相互作用，聚合物-聚合物相互作用越弱越有利于聚合物溶解；其次是聚合物-CO2相互作用，特定的极性基团如羰基、醚基和醋酸酯基等路易斯碱能够提高聚合物-CO2相互作用；最后是链柔性或自由体积，高链柔性或高自由体积有利于混合熵的提高。
醋酸乙烯酯类聚合物，是目前为止最亲CO2的含碳氢氧类聚合物，但是分子量高的聚醋酸乙烯酯在CO2中溶解性很差，只有分子量低于1000的聚醋酸乙烯酯才能溶解于CO2中，关于其增粘效果还未见详细报道。
中国发明专利申请201510745652.2介绍了一种苯基缩水甘油醚聚合物作为CO2增稠剂，在5-30MPa范围内，相同温度压力条件下，聚苯基缩水甘油醚，在液体CO2中或者超临界CO2中具有较好的溶解度，能将CO2粘度提高1.5-2.5倍，不含氟，环境友好。但是对CO2粘度增加有限，不适合作为工业应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CO2压裂液增稠剂及其制备方法，以解决上述技术问题；本发明所制备的CO2压裂液增稠剂价格低廉，环境友好，绿色环保，能够有效增加超临界CO2或者液体CO2的粘度，增稠后的CO2能作为无水压裂液用，解决现有技术携砂能力低下的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种CO2压裂液增稠剂，按重量百分比，由以下组分组成：
低分子量聚醚聚合物，50-70％；
改性PDMS，6-15％；
植物油，9-15％；
低碳醇，11-18％；
生育酚，2-4％。
进一步的，所述低分子量聚醚聚合物为聚乙基乙烯醚和聚丙二醇单丁醚的混合物。
进一步的，低分子量聚醚聚合物中聚乙基乙烯醚和聚丙二醇单丁醚的质量比为(40～55)： (11～20)。
进一步的，植物油为亚麻子油、芝麻油、葵花油、豆油、菜籽油、橄榄油、米糠油、桐油、蓖麻油、地沟油中的一种或者几种.
进一步的，低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中的一种或者几种.
进一步的，生育酚作为稳定剂，具体为二氢苯并吡喃-6-醇或其衍生物。
进一步的，所述改性PDMS羟基封端PDMS、氨基封端PDMS或者聚醚改性PDMS。
一种CO2压裂液增稠剂的制备方法，包括以下步骤：
将低分子量聚醚聚合物和植物油混合，然后加入低碳醇，水浴加热至40-50度，并且搅拌使其充分混合均匀，然后加入改性PDMS，最后加入生育酚，搅匀，保温反应至完全，冷却至室温，得到CO2压裂液增稠剂。
进一步的，所述CO2压裂液增稠剂与超临界CO2或液体CO2混合后于40℃，22MPa测试，粘度范围为5.0～9.3mPa·s。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所制备CO2压裂液增稠剂，各组分能协同作用，在CO2具有良好溶解性，能有效增稠超临界CO2或液体CO2，使超临界CO2或者液体CO2粘度增加62.5倍以上；本发明不含价格高的有机氟聚合物或者含氟化合物，绿色环保，适合于工业应用。
本发明CO2压裂液增稠剂的制备过程中，反应条件温和，无需特许设备，无三废排放，绿色环保。
具体实施方式
下面通过实施例，进一步描述本发明，但本发明不限于所例举的实施例。以下就结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述，以使本发明技术方案更利于被理解和掌握。
实施例1
将50克的聚乙基乙烯醚聚合物，20克聚丙二醇单丁醚混合，在氮气保护和搅拌下依次加入到反应器中，再加入9克亚麻子油，混合均匀，然后加入11克甲醇，水浴加热至45度，保温稳定1.5小时，使其充分混合反应均匀，然后慢慢加入6克羟基封端PDMS，最后加入4克生育酚，搅拌均匀，保温0.5小时，冷却至室温，即得到本发明所述CO2增稠剂产品JH1。
实施例2
将40克的聚乙基乙烯醚聚合物，10克聚丙二醇单丁醚混合，在氮气保护和搅拌下依次加入到反应器中，再加入15克葵花油，混合均匀，然后加入17克乙醇，水浴加热至50度，保温稳定2小时，使其充分混合反应均匀，然后慢慢加入15克氨基PDMS，最后加入3克生育酚，搅拌均匀，保温1小时，冷却至室温，即得到本发明所述超临界CO2增稠剂产品JH2。
实施例3
将55克的聚乙基乙烯醚聚合物，11克聚丙二醇单丁醚混合，在氮气保护和搅拌下依次加入到反应器中，再加入5克植物油和5克橄榄油，混合均匀，然后加入6克甲醇和6克乙醇，水浴加热至40度，保温稳定2小时，使其充分混合反应均匀，然后慢慢加入10克羟基PDMS，最后加入2克生育酚，搅拌均匀，保温0.5小时，冷却至室温，即得到本发明所述超临界CO2增稠剂产品JH3。
实施例4
将45克的聚乙基乙烯醚聚合物，13克聚丙二醇单丁醚混合，在氮气保护和搅拌下依次加入到反应器中，再加入12克蓖麻油，混合均匀，然后加入18克异丙醇，水浴加热至50度，保温稳定2小时，使其充分混合反应均匀，然后慢慢加入10克氨基封端PDMS，最后加入2克生育酚，搅拌均匀，保温1小时，冷却至室温，即得到本发明所述超临界CO2增稠剂产品JH4。
采用哈克Mars3系列常用高温高压流变仪，双相逢转子测试本发明实施例1-4所制备得到的JH增稠剂体系，与超临界CO2或液体CO2混合后的增稠效果。测试粘度如下表所示。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的专业技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改，或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种CO2压裂液增稠剂，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成：
低分子量聚醚聚合物，50-70％；
改性PDMS，6-15％；
植物油，9-15％；
低碳醇，11-18％；
生育酚，2-4％；
所述低分子量聚醚聚合物为聚乙基乙烯醚和聚丙二醇单丁醚的混合物；低分子量聚醚聚合物中聚乙基乙烯醚和聚丙二醇单丁醚的质量比为(40～55)：(11～20)；
植物油为亚麻子油、芝麻油、葵花油、豆油、菜籽油、橄榄油、米糠油、桐油、蓖麻油、地沟油中的一种或者几种；
低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中的一种或者几种；
生育酚为二氢苯并吡喃-6-醇或其衍生物；
所述改性PDMS为羟基封端PDMS、氨基封端PDMS或者聚醚改性PDMS。
2.权利要求1所述的一种CO2压裂液增稠剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将低分子量聚醚聚合物和植物油混合，然后加入低碳醇，水浴加热至40-50度，并且搅拌使其充分混合均匀，然后加入改性PDMS，最后加入生育酚，搅匀，保温反应至完全，冷却至室温，得到CO2压裂液增稠剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述CO2压裂液增稠剂与超临界CO2或液体CO2混合后于40℃，22MPa测试，粘度范围为5.0～9.3mPa·s。
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