降低聚丙烯酰胺基乳液中水浓度的体系和方法与流程

本公开总体上涉及阴离子聚丙烯酰胺乳液，更具体地涉及降低聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液的水浓度的阴离子聚丙烯酰胺乳液。

背景技术：

1、聚丙烯酰胺在石油和天然气工业中广泛用作化学添加剂，以提高水基钻井液和压裂液的粘度和减阻率。聚丙烯酰胺以两种主要形式生产：水/油乳液和干粉。石油和天然气行业倾向于乳液，因为其加入和混合到压裂液中的方法更为简单。然而，在盐水含量高的压裂液中(水的总溶解固体含量通常超过100,000ppm)，乳液的性能通常不如干粉。随着行业运营商不再使用淡水资源，并开始依赖100％的产出水或回收水作为压裂液，需要改进乳液的配方和制造，以提高其性能。这可以通过增加乳液的活性成分，同时减少非活性成分(例如水)来实现。

2、因此，需要生产水浓度较低的聚丙烯酰胺基乳液的体系和方法。

技术实现思路

1、本公开的实施方案可以提供一种聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系，其包括：乳液聚合的聚合物主链重量的5重量％至50重量％的固体amps盐，其中使用固体amps盐减少了乳液体系中的总水量。固体amps盐，线性分子式为h2c＝chconhc(ch3)2ch2so3na的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠盐，是一种有机化合物，其固体组分的色谱纯度高于95％，并且含有低于10％的水。

2、

3、聚合物浓度可以高于35重量％，水浓度可以低于31重量％。聚合物浓度可以高于48重量％，水浓度可以低于24重量％。聚合物浓度可以高于47重量％，水浓度可以低于26重量％。

4、本公开的其他实施方案可以提供一种聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系，其包括：聚合物主链重量的5重量％至50重量％的固体amps盐溶解在50％的丙烯酰胺溶液中，形成单体溶液；和由(a)油乳化剂表面活性剂或油乳化剂表面活性剂组合(package)和(b)矿物油或矿物油混合物的混合物形成的油相，其中将包括amps的单体溶液与油相乳化形成乳液体系，以及其中包括固体amps盐减少了乳液体系中的总水量。聚合物浓度可以高于35重量％，水浓度可以低于31重量％。聚合物浓度可以高于48重量％，水浓度可以低于24重量％。聚合物浓度可以高于47重量％，水浓度可以低于26重量％。包括丙烯酰胺和amps的单体溶液还可以包括其他单体，如丙烯酸、盐酸、甲基丙烯酸、马来酸和/或衣康酸。合成聚合物还可以在体系中包括氧化剂，如过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化氢和/或叔丁基过氧化氢；和/或还原剂，如硫酸氢盐、硫代硫酸盐和/或亚铁盐。单体溶液还可以包括氢氧化钠以缓冲水相的ph。

5、本公开的其他实施方案可以提供一种聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系，其包括：5重量％至50重量％的固体amps盐溶解在50％的丙烯酰胺溶液中，形成单体溶液；和由(a)油乳化剂表面活性剂或油乳化剂表面活性剂组合和(b)矿物油或矿物油混合物的混合物形成的油相，其中将amps单体溶液与油相乳化形成乳液体系，其中包括固体amps盐减少了乳液体系中的总水量，以及其中聚合物浓度高于35重量％，水浓度低于31重量％。聚合物浓度可以高于48重量％，水浓度可以低于24重量％。聚合物浓度可以高于47重量％，水浓度可以低于26重量％。

6、本公开的实施方案可以提供一种生产表现出减少的总水量的聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系的方法，其包括：在搅拌下将amps溶解在50％的丙烯酰胺溶液中以产生单体溶液；将单体溶液分散在由(a)油乳化剂表面活性剂或油乳化剂表面活性剂组合和(b)矿物油或矿物油混合物的混合物形成的油相中；和聚合所述单体。单体溶液可以包括至少一种额外类型的单体，该至少一种额外类型的单体包括丙烯酸。单体溶液可以包括一种或多种选自以下的额外制剂成分：引发剂、缓冲剂、还原剂或其混合物。引发剂可以为过硫酸铵。缓冲剂可以选自包括以下的物质：丙烯酸、盐酸、氢氧化钠或其混合物。还原剂可以为亚硫酸氢钠。表面活性剂可以为山梨醇酐倍半油酸酯(sorbitan sesquioleate)。矿物油可以为选自以下的有机液体：烷烃、环烷烃或其混合物。在所述乳液体系中，聚合物浓度可以高于35重量％，水浓度可以低于31重量％。在所述乳液体系中，聚合物浓度可高于48重量％，水浓度可低于24重量％。在所述乳液体系中，聚合物浓度可高于47重量％，水浓度可低于26重量％。

技术特征：

1.一种聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系，包括：

2.根据权利要求1所述的体系，其中聚合物浓度高于35重量％，水浓度低于31重量％。

3.根据权利要求1所述的体系，其中聚合物浓度高于48重量％，水浓度低于24重量％。

4.根据权利要求1所述的体系，其中聚合物浓度高于47重量％，水浓度低于26重量％。

5.一种聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系，包括：

6.根据权利要求5所述的体系，其中聚合物浓度高于35重量％，水浓度低于31重量％。

7.根据权利要求5所述的体系，其中聚合物浓度高于48重量％，水浓度低于24重量％。

8.根据权利要求5所述的体系，其中聚合物浓度高于47重量％，水浓度低于26重量％。

9.根据权利要求5所述的体系，其中所述单体溶液还包括：过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、硫酸氢盐、硫代硫酸盐和/或亚铁盐。

10.根据权利要求5所述的体系，其中所述单体溶液还包括：丙烯酸、盐酸、甲基丙烯酸、马来酸和/或衣康酸。

11.根据权利要求5所述的体系，其中所述单体溶液还包括：氢氧化钠，其中氢氧化钠缓冲了amps单体溶液的ph。

12.根据权利要求5所述的体系，其中所述体系还包括：加入到所述乳液体系中以合成聚合物的亚硫酸氢钠。

13.一种聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系，包括：

14.根据权利要求13所述的体系，其中所述聚合物浓度高于48重量％，所述水浓度低于24重量％。

15.根据权利要求13所述的体系，其中所述聚合物浓度高于47重量％，所述水浓度低于26重量％。

16.一种生产表现出减少的总水量的聚丙烯酰胺基amps(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系的方法，包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述单体溶液还包括：至少一种额外类型的单体。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述至少一种额外类型的单体包括丙烯酸。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述单体溶液还包括：

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述引发剂为过硫酸铵。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述缓冲剂选自：丙烯酸、盐酸、氢氧化钠或其混合物。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述还原剂为亚硫酸氢钠。

23.根据权利要求16所述的方法，其中表面活性剂为山梨醇酐倍半油酸酯。

24.根据权利要求16所述的方法，其中所述矿物油为选自以下的有机液体：烷烃、环烷烃或其混合物。

25.根据权利要求16所述的方法，其中在所述乳液体系中，聚合物浓度高于35重量％，水浓度低于31重量％。

26.根据权利要求16所述的方法，其中在所述乳液体系中，聚合物浓度高于48重量％，水浓度低于24重量％。

27.根据权利要求16所述的方法，其中在所述乳液体系中，聚合物浓度高于47重量％，水浓度低于26重量％。

技术总结聚丙烯酰胺基AMPS(2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸)共聚物或三元共聚物乳液体系可以包括乳液聚合中聚合物主链重量的5重量％至50重量％的固体AMPS盐，其中使用固体AMPS盐减少了乳液体系中的总水量。聚合物浓度可以高于35重量％，水浓度低于31重量％。固体AMPS盐可以溶解在50％的丙烯酰胺溶液(有或没有单体)中，以控制可能形成的乳液中的总水量，特别是降低水浓度。使用溶解在50％的丙烯酰胺溶液中的固体AMPS盐可以在不需要加入额外水的情况下将AMPS单体引入到乳液体系中。这可以改善聚合物主链以及最终乳液体系的性能。技术研发人员：李佳,尼科尔·拉米雷斯,杰夫·路易斯受保护的技术使用者：艾斯流体工程服务公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6