CN103820099A - 一种酸液减阻剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸液减阻剂及其制备方法。本发明是称取单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸于烧杯中,加去离子水溶解,然后加入片碱,将体系pH值调至8-10;再加入单体丙烯酰胺和长链阳离子单体,在通惰性气体的情况下,搅拌,调节水浴温度为引发反应温度后加入引发剂,反应,制得透明胶块,最后将透明胶块手工切块,烘干,粉碎,并100目筛分,制得粉末状的酸液减阻剂。本发明的合成方法简单,原材料易得,降低了成本;本发明制得的酸液减阻剂降阻率高达65%,降低了泵压,减少了管线损耗,延长了设备的使用寿命;酸液减阻剂的耐温性和配伍性好,同时还具有一定的缓速效果。

Description

一种酸液减阻剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田化学领域,尤其涉及的是一种酸液减阻剂及其制备方法。
背景技术
在压裂酸化工程中,随着排量的增大,工作液在管线中的摩擦阻力将会成倍地增加,降低了泵注效率;同时,摩阻增大,排量难于提高,裂缝很难向前延伸,达不到深度酸化的目的,酸化达不到理想效果。所以,降低摩阻是提高排量、提高液体效率和达到深部酸化的有效途径,另外,降低摩阻,有利于延长施工车辆、管线及井下工具等设备的使用寿命。因此,酸化压裂中添加剂的使用,特别是减阻剂的应用与需求越来越多。
许多天然高分子量的聚合物由于在酸中降解而失去降阻性能,因此最早使用的减阻剂主要是一些可溶性的线型合成高分子化合物。国外关于酸用减阻剂的研究早期主要是以非离子聚丙烯酰胺为主,如BJ公司的G-11、G-15等系列,卡定诺尔公司的FMA-3;哈利伯顿公司的FR-18,都属于PAM类酸用减阻剂,但PAM类聚合物的耐酸性差。国内80年代中期四川研制了FR-202、FR-203和FR-204等系列酸液减阻剂,为中国酸用减阻剂的开发研究起到了推动作用,但这些减阻剂的使用温度受到了很大的限制,在高温酸中有沉淀物生成,会对地层造成很大的伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供了一种酸液减阻剂及其制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种酸液减阻剂的制备方法,其步骤如下:
(1)丙烯酰胺提纯,备用;
(2)称取单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸于烧杯中,加去离子水溶解,使得2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量浓度为13-15%,然后加入片碱,将体系pH值调至8-10;
(3)在步骤(2)制备的溶液中加入单体丙烯酰胺和长链阳离子单体,搅拌均匀使其充分溶解,配制成单体质量浓度为25%-35%的水溶液;
(4)把步骤(3)制备的单体水溶液加入反应器中,开始通惰性气体,调节气泡均匀连贯,将反应器置于20℃磁力恒温水浴锅中搅拌,快速搅拌30min后,将搅拌速度调至50-100转/min,调节水浴温度为引发反应温度,然后加入引发剂,用橡皮头将导气管封住,以防空气进入,反应4h,瓶中液体开始变稠,再将水浴锅温度调至56℃,继续熟化2h,瓶中产品变为透明胶块,反应结束;
(5)将步骤(4)制备的透明胶块手工切块,72℃烘干,粉碎,并100目筛分,制得粉末状的酸液减阻剂。
所述的长链阳离子单体为CXDMAAC多烷基二甲基烯丙基氯化铵类阳离子单体,其中X=14~20。
所述的制备方法,其单体的质量比为:丙烯酰胺:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸:长链阳离子单体=1:1:0.06。
所述的惰性气体为N2
所述的引发剂为过硫酸钾/无水亚硫酸钠氧化还原引发剂、偶氮类引发剂或叔胺基的丙烯酰胺衍生物与K2S2O8组成的氧化还原引发剂中的一种或几种;引发剂的添加量为单体总质量的0.06%~0.1%。
所述的制备方法,步骤(4)中,引发反应温度为25~35℃。
所述的制备方法制得的酸液减阻剂。
本发明的合成方法简单,原材料易得,降低了成本;本发明制得的酸液减阻剂降阻率高达65%,降低了泵压,减少了管线损耗,延长了设备的使用寿命;酸液减阻剂的耐温性和配伍性好,同时还具有一定的缓速效果。
附图说明
图1为不同浓度的减阻剂的减阻率随流量的变化情况。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
实施例1酸液减阻剂BC-131的制备
(1)丙烯酰胺(AM)提纯,备用;
(2)称取单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)于烧杯中,加70ml去离子水溶解,其中AMPS的质量浓度为14.56%,然后加入片碱,将体系pH值调至9;
(3)在步骤(2)制备的溶液中加入单体丙烯酰胺(AM)和长链阳离子单体(CXDMAAC),长链阳离子单体为多烷基二甲基烯丙基氯化铵类阳离子单体,其中X=14~20,购买厂家为成都佰椿石油科技有限公司,各单体质量比为AM:AMPS:CXDMAAC=1:1:0.06,然后加入去离子水,配制成总单体质量浓度为30%的水溶液;
(4)把步骤(3)制备的单体水溶液加入广口瓶中,摇匀,用三孔橡皮塞(一孔为导气管、一孔为通气管、一孔为温度计)盖紧广口瓶,开始通N2,调节气泡均匀连贯,然后将其置于20℃的磁力恒温水浴锅中搅拌30min后,将搅拌速度调至50-100转/min,将水浴锅温度升至25℃,向广口瓶中分别慢慢滴加水溶性引发剂过硫酸钾和无水亚硫酸钠,二者质量比为2:1,引发剂的加量为单体总质量的0.08%,用橡皮头将导气管封住,以防空气进入,反应4h,瓶中液体开始变稠。再将水浴锅温度调至56℃,继续熟化2h,瓶中产品变为透明胶块,反应结束;
(5)将步骤(4)制备的透明胶块手工切块,72℃烘干,粉碎,并100目筛分,制得粉末状的酸液减阻剂BC-131。
实施例2效果评价
使用流动回路摩阻测试系统对实施例1制备的酸液减阻剂BC-131进行降摩阻测试,与12%(wt)的空白酸做对比,向12%(wt)的酸中中加入实施例1制备的酸液减阻剂BC-131,减阻剂的质量浓度为0.1%(w/v)。选用6mm的管路进行测试,记录通过管路后的摩阻压降来计算减阻率,根据减阻率的大小评价酸液减阻剂的减阻效果,减阻率与流量的关系如图1,最大减阻率可达到65%。
减阻率计算:
Figure BDA0000473231350000041
式中:η----减阻率,%;
ΔP空白----空白酸通过测试管路时的压差,MPa;
ΔP----含酸液减阻剂的酸液通过测试管路时的压差,MPa。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种酸液减阻剂的制备方法,其特征是,其步骤如下:
(1)丙烯酰胺提纯,备用;
(2)称取单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸于烧杯中,加去离子水溶解,使得2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量浓度为13-15%,然后加入片碱,将体系pH值调至8-10;
(3)在步骤(2)制备的溶液中加入单体丙烯酰胺和长链阳离子单体,搅拌均匀使其充分溶解,配制成单体质量浓度为25%-35%的水溶液;
(4)把步骤(3)制备的单体水溶液加入反应器中,开始通惰性气体,调节气泡均匀连贯,将反应器置于20℃磁力恒温水浴锅中搅拌,快速搅拌30min后,将搅拌速度调至50-100转/min,调节水浴温度为引发反应温度,然后加入引发剂,用橡皮头将导气管封住,以防空气进入,反应4h,瓶中液体开始变稠,再将水浴锅温度调至56℃,继续熟化2h,瓶中产品变为透明胶块,反应结束;
(5)将步骤(4)制备的透明胶块手工切块,72℃烘干,粉碎,并100目筛分,制得粉末状的酸液减阻剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,所述长链阳离子单体为CXDMAAC多烷基二甲基烯丙基氯化铵类阳离子单体,其中X=14~20。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,单体的质量比为:丙烯酰胺:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸:长链阳离子单体=1:1:0.06。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,所述惰性气体为N2
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,所述引发剂为过硫酸钾/无水亚硫酸钠氧化还原引发剂、偶氮类引发剂或叔胺基的丙烯酰胺衍生物与K2S2O8组成的氧化还原引发剂中的一种或几种;引发剂的添加量为单体总质量的0.06%~0.1%。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是,步骤(4)中,引发反应温度为25~35℃。
7.根据权利要求1-6任一所述的制备方法制得的酸液减阻剂。
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Application publication date: 20140528

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