[发明专利]一种酸化压裂作业用胶凝剂及其制备方法

权利要求书

1.一种酸化压裂作业用胶凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将2-苄基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙醇胺进行酯化反应，然后加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体；

将所述功能阳离子单体、阳离子单体、非离子型单体、磺酸基单体、氯化铵和去离子水进行混匀，得到水相反应液；所述阳离子单体包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵；所述非离子型单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的至少一种；所述磺酸基单体为苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3-丙-2-烯酰氧基丙烷-1-磺酸钠中的至少一种；

将油性溶剂和乳化剂进行混匀，得到油相反应液；所述乳化剂为由质量比为（0.75~0.85）:（0.1~0.15）:（0.05~0.1）的司盘80、吐温和脂肪酸酯组成的复合型乳化剂；所述吐温为吐温80或吐温81；

将所述油相反应液加入至所述水相反应液中，然后加入引发剂引发聚合反应，待反应完成后加入转相剂，得到所述酸化压裂作业用胶凝剂；所述水相反应液的pH为6.5~7.0；所述聚合反应的温度不高于45℃；所述转相剂为壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚；

制备所述酸化压裂作业用胶凝剂所用到的原料的重量份数如下：所述功能阳离子单体170~220份，阳离子单体10~25份，非离子型单体210~260份，磺酸基单体15~25份，氯化铵8~12份，去离子水138~327份，油性溶剂220~250份，乳化剂20~30份，引发剂0.1~0.4份，转相剂20~40份。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述得到功能阳离子单体，包括：

将2-苄基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基乙醇胺进行混匀，并加入催化剂和阻聚剂进行酯化反应，得到酯化产物；

向所述酯化产物中加入一氯甲烷进行季铵化反应，得到功能阳离子单体。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述2-苄基丙烯酸甲酯和所述N,N-二甲基乙醇胺的摩尔比为（1~1.3）:1；

所述催化剂为金属钙；所述催化剂与所述N,N-二甲基乙醇胺的摩尔比为（0.07~0.1）:1；

所述阻聚剂为对苯二酚，所述阻聚剂的质量为所述2-苄基丙烯酸甲酯和所述N,N-二甲基乙醇胺的质量之和的0.002~0.004%；

所述酯化反应的温度为100~150℃，反应时间为4~6h；和/或

所述酯化产物与所述一氯甲烷的摩尔比为1:（1~1.2）；

所述季铵化反应的温度为20~70℃；其中，通过控制所述一氯甲烷的加入速率控制所述季铵化反应的温度。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述油性溶剂为正己烷、环己烷、异辛烷、白油中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述脂肪酸酯为甘油脂肪酸酯、甘油醚油酸酯或丙二醇脂肪酸酯。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述引发剂包括偶氮类引发剂和氧化还原引发剂；

所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的至少一种；

所述氧化还原引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述得到所述酸化压裂作业用胶凝剂，包括：

将所述油相反应液加入至所述水相反应液中，并通入氮气，然后加入所述引发剂引发聚合反应，经2~2.5h反应完成后保温3~5h，再加入所述转相剂，得到所述酸化压裂作业用胶凝剂。

8.一种酸化压裂作业用胶凝剂，其特征在于，采用权利要求1至7中任一所述的制备方法制备得到。