CN113956856B - 一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于石油开采技术领域，提供了一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，产品的原材料易于获取，自制的破乳剂引入2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸和N‑(3‑二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺。复配的助排剂中引入氟碳，双离子等表面活性剂，通过合理的配方设计，有效提升洗油率和吸附性，帮助获得更优良的性能。本发明由于使用性能优越的单体和表面活性剂进行复配，帮助提升助剂的各项性能。加入量减少，解决了一般助剂的单一功能的问题，油田作业时操作简便，现场作业步骤减少，降低施工人员的工作量且显著降低企业使用成本。

Description

一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法。
背景技术
随着油气藏开采的不断深入，为了能更多更深层地开采处油气，超低渗透储层的改造越来越成为主要的开发领域，作为压裂改造的压裂液助排剂对增产有着重要的作用。已有报道很多不同种助排剂用来排出压裂后的液体，减少相封闭。
一般情况下，油田作业需要破乳剂，洗油剂，助排剂等多种助剂一起加入，这样会导致操作时程序复杂且工作量加大，成本上升，不利于现代化油田操作。
发明内容
本发明提供一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，旨在解决现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的，一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将疏水性单体丙烯酸丁酯5～10份加入0.2～1份的链转移剂混合，混合后将混合物记为组分A备用；将疏水性单体单体苯乙烯5～15份和0.2～1份链转移剂混合，混合后将混合物记为组分B备用，亲水性单体N-、3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺1～6份和0.2～1份链转移剂混合，混合后将混合物记为组分C备用；将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1～5份和0.2～1份链转移剂混合，混合后将混合物记为组分D备用；
S2、向四口烧瓶中加入水、丙酮及十二烷基磺酸钠(丙酮及十二烷基磺酸钠加入量为单体总量的1.5％以内)，在水浴锅中对其搅拌加热使其溶解，升温至73℃～75℃后先加入引发剂(加入量为引发剂总量的5％)，当升温到81℃时加入所有的引发剂，引发剂总加入量是0.1份，使其形成稳定胶束体系；
S3、当体系出现蓝光时，用恒压滴液漏斗向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分，在2.5h内滴加完毕，必须均匀滴加，滴加量为15滴每秒；滴加完成后保温1.5h使聚合反应进一步完成，将温度降至62～65℃，分两次分别加入叔丁基过氧化氢、焦亚硫酸钠(叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠的总用量为单体总量的1～1.5％)，保温1h，使未反应的单体进一步聚合：加入链终止剂对叔丁基邻苯二酚缓慢降温(对叔丁基邻苯二酚的用量为单体总量的0.1-2％)，0.5h后停止反应，降温至35～40℃，用氨水调节PH值到7～8，得到共聚物乳液；
S4、将得到的乳液加入饱和食盐水，搅拌使其破乳，过滤出固体并用去离子水充分洗涤以除去未反应的单体，然后在25℃空干燥，得到共聚物固体；
S5、将共聚物与阳离子有机硅表面活性剂、水按照重量百分比30-55％：5-20％：25-60％混合，温度为30～70℃，搅拌30～70分钟；转速200～600rpm，冷却至室温，过滤脱出杂质，得到一种破乳剂溶液；
S6、将S5得到的破乳剂与二乙二醇单丁醚、烷基胺聚氧乙烯醚、乙醇、氟碳表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、乙二醇、异构十三醇聚氧乙烯醚、苎烯、水按照预设比例混合均匀，复配得到纳米多功能助排剂。
优选的，步骤S6中，破乳剂与二乙二醇单丁醚、烷基胺聚氧乙烯醚、乙醇、氟碳表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、乙二醇、异构十三醇聚氧乙烯醚、苎烯、水的重量份数为：破乳剂21份、与二乙二醇单丁醚9份、烷基胺聚氧乙烯醚8份、乙醇10份、氟碳表面活性剂2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵7份、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱13份、乙二醇10份、异构十三醇聚氧乙烯醚7份、苎烯3份、水10份。
优选的，所述链转移剂采用α-甲基苯乙烯线性二聚体。
优选的，在步骤S3中，向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分时，滴加量为15滴每秒。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种。
优选的，所述链终止剂为对叔丁基邻苯二酚，对苯二酚,2-叔丁基对苯二酚中的一种。
本发明还提供一种油田钻井液用纳米多功能助排剂，其采用如上述任意一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法制备获得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，产品的原材料易于获取，且具有极高性价比，自制的破乳剂引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺。其中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸结构式中含有强阴离子性、水溶性的硫磺基，聚合性的乙烯基及不饱和的双键，使其具有优良的综合性能。既可用来共聚又可用来进行加工反应。N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺是一种应用很广泛的功能性单体。它的特点在于单体活性高，形成聚合物的产品分子量大，呈碱性且显阳离子特性。复配的助排剂中引入氟碳，双离子等表面活性剂，通过合理的配方设计，有效提升洗油率和吸附性，帮助获得更优良的性能。本发明由于使用性能优越的单体和表面活性剂进行复配，帮助提升助剂的各项性能。加入量减少，解决了一般助剂的单一功能的问题，油田作业时操作简便，现场作业步骤减少，降低施工人员的工作量且显著降低企业使用成本。
附图说明
图1为本发明的共聚物的结构式示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，下述实施例中，链转移剂AMSD为α-甲基苯乙烯线性二聚体。AMPS为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。采用的设备有电子天平,恒压滴液漏斗,数显恒温水浴锅,恒速强力电动搅拌器，数显粘度计，表面张力仪，真空冷冻干燥机。
本发明的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法的主要步骤为：首先自制纳米破乳剂，第二步将自制的纳米破乳剂，与二乙二醇单丁醚，烷基胺聚氧乙烯醚，乙醇，氟碳表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，癸烷基羟丙基磺基甜菜碱，乙二醇，异构十三醇聚氧乙烯醚，苎烯，水按照一定比例进行混合均匀复配得到纳米多功能助排剂。此助排剂具备良好的破乳，洗油，高效助排三合一功效，而且性价比高，操作简便，利于现场施工作业。
下面，根据一些具体的实施例，对本发明的技术方案进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种技术方案：一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：
第一步、制备纳米破乳剂：
S1、将5份丙烯酸丁酯加入0.25份的链转移剂AMSD，混合后将混合物(记为组分A)备用。将疏水性单体10份苯乙烯和0.3份链转移剂AMSD(记为组分B)，亲水性单体3.5份N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和0.3份链转移剂AMSD混合后的混合物(记为组分C)，1.5份AMPS和0.25份链转移剂AMSD混合后的混合物(记为组分D)备用。
S2、向四口烧瓶中加入一定量的水，0.15份丙酮及0.32份乳化剂十二烷基磺酸钠，在水浴锅中对其搅拌加热使其溶解，升温至75℃后先加入引发剂偶氮二异丁腈总量的5％，当升温到81℃时加入所有的引发剂(总加入量是0.1份)使其形成稳定胶束体系。
S3、当体系出现蓝光时，用恒温滴液漏斗向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分，在2.5h内滴加完毕。滴加完成后保温1.5h使聚合反应进一步完成，将温度降至62～65℃，分两次分别加入0.1份叔丁基过氧化氢、0.06份焦亚硫酸钠，保温1h，加入0.02份链终止剂对叔丁基邻苯二酚，缓慢降温，0.5h后停止反应，降温至35～40℃，用氨水调节PH值到7～8，得到共聚物乳液。共聚物的分子式如图1所示。
S4、将得到的乳液加入饱和食盐水，搅拌使其破乳，过滤出固体并用去离子水充分洗涤以除去未反应的单体，然后在25℃空干燥，得到共聚物固体。
S5、将共聚物58％与十二烷基三甲基氯化铵2％、水40％按照比例混合，温度为35℃，搅拌50分钟，转速400rpm，冷却至室温，过滤脱出杂质，得到一种破乳剂溶液。
第二步、纳米多功能助排剂的制备：
S6、将上面制备的纳米破乳剂21份，与二乙二醇单丁醚9份，烷基胺聚氧乙烯醚8份，乙醇10份，氟碳表面活性剂2份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵7份，癸烷基羟丙基磺基甜菜碱13份，乙二醇10份，异构十三醇聚氧乙烯醚7份，苎烯3份，水10份，混合均匀，复配得到纳米多功能浓溶液，即纳米助排剂。
上述实施例1制备的纳米助排剂性能测试
1、破乳性能
Figure BDA0003322317660000051
2、洗油性能
依据某知名油服公司的测试方法：在一定温度下，将饱和好的油砂浸泡在助排剂溶液中，一定时间后读取原油返出率。
体系(50℃,1500矿化度模拟水) 测试用油 破乳率 洗油率
0.1％助排剂，本品 重质原油 96.9％ 40.2％
0.1％助排剂，外购，山东生产 重质原油 97.5％ 30.2％
0.1％助排剂，外购，天津生产 重质原油 93.7％ 38.4％
实施例2
本实施例提供一种技术方案：一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤
第1步，自制纳米破乳剂：
S1、将5份丙烯酸丁酯加入0.25份的链转移剂AMSD，混合后将混合物(记为组分A)备用。将疏水性单体12.5份苯乙烯和0.3份链转移剂AMSD(记为组分B)，亲水性单体2.5份N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和0.3份链转移剂AMSD混合后的混合物(记为组分C)，1份AMPS和0.25份链转移剂AMSD混合后的混合物(记为组分D)备用。
S2、向四口烧瓶中加入一定量的水，0.15份丙酮及0.32份乳化剂十二烷基磺酸钠，在水浴锅中对其搅拌加热使其溶解，升温至75℃后先加入引发剂偶氮二异丁腈总量的5％，当升温到81℃时加入所有的引发剂(总加入量是0.1份)使其形成稳定胶束体系。
S3、当体系出现蓝光时，用恒温滴液漏斗向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分，在2.5h内滴加完毕。滴加完成后保温1.5h使聚合反应进一步完成，将温度降至65℃，分两次分别加入0.1份叔丁基过氧化氢、0.06份焦亚硫酸钠，保温1h，加入0.02份链终止剂对叔丁基邻苯二酚，缓慢降温，0.5h后停止反应，降温至35℃，用氨水调节PH值到7～8，得到共聚物乳液。
S4、将得到的乳液加入饱和食盐水，搅拌使其破乳，过滤出固体并用去离子水充分洗涤以除去未反应的单体，然后在25℃空干燥，得到共聚物固体。
S5、将共聚物61％与十二烷基三甲基氯化铵2％，水37％按照比例混合，温度为30℃，搅拌35分钟，转速600rpm，冷却至室温，过滤脱出杂质，得到一种破乳剂溶液。
第2步，纳米多功能助排剂的制备：
S6、将上面的第1步制备的纳米破乳剂21份，与二乙二醇单丁醚12份，烷基胺聚氧乙烯醚8份，乙醇10份，氟碳表面活性剂3份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵7份，癸烷基羟丙基磺基甜菜碱12份，乙二醇7份，异构十三醇聚氧乙烯醚7份，苎烯3份，水10份，混合均匀，复配得到纳米多功能浓溶液，即纳米助排剂。
上述实施例2制备的纳米助排剂性能测试
破乳性能
Figure BDA0003322317660000071
洗油性能
依据某知名油服公司的测试方法：在一定温度下，将饱和好的油砂浸泡在助排剂溶液中，一定时间后读取原油返出率。
体系(50℃,1500矿化度模拟水) 测试用油 破乳率 洗油率
0.1％助排剂，本品 重质原油 97.3％ 39.5％
0.1％助排剂，外购，山东生产 重质原油 97.5％ 30.2％
0.1％助排剂，外购，天津生产 重质原油 93.7％ 38.4％
实施例3
本实施例提供一种技术方案：一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：
第1步，自制纳米破乳剂：
S1、将5份丙烯酸丁酯加入0.25份的链转移剂AMSD，混合后将混合物(记为组分A)备用。将疏水性单体10份苯乙烯和0.3份链转移剂AMSD(记为组分B)，亲水性单体3.5份N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和0.3份链转移剂AMSD混合后的混合物(记为组分C)，1.5份AMPS和0.25份链转移剂AMSD混合后的混合物(记为组分D)备用。
S2、向四口烧瓶中加入一定量的水，0.15份丙酮及0.32份乳化剂十二烷基磺酸钠，在水浴锅中对其搅拌加热使其溶解，升温至75℃后先加入引发剂偶氮二异丁腈总量的5％，当升温到81℃时加入所有的引发剂(总加入量是0.1份)使其形成稳定胶束体系。
S3、当体系出现蓝光时，用恒温滴液漏斗向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分，在2.5h内滴加完毕。滴加完成后保温1.5h使聚合反应进一步完成，将温度降至62～65℃，分两次分别加入0.1份叔丁基过氧化氢、0.06份焦亚硫酸钠，保温1h，加入0.02份链终止剂对叔丁基邻苯二酚，缓慢降温，0.5h后停止反应，降温至35～40℃，用氨水调节PH值到7～8，得到共聚物乳液。
S4、将得到的乳液加入饱和食盐水，搅拌使其破乳，过滤出固体并用去离子水充分洗涤以除去未反应的单体，然后在25℃空干燥，得到共聚物固体。
S5、将共聚物58％与十二烷基三甲基氯化铵2％、水40％按照比例混合，温度为30℃，搅拌40分钟，转速500rpm，冷却至室温，过滤脱出杂质，得到一种破乳剂溶液。
第2步，纳米多功能助排剂的制备：
S6、将上面的第1步制备的纳米破乳剂24份，与二乙二醇单丁醚9份，烷基胺聚氧乙烯醚8份，乙醇10份，氟碳表面活性剂2份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵7份，癸烷基羟丙基磺基甜菜碱14份，乙二醇7份，异构十三醇聚氧乙烯醚7份，苎烯3份，水9份，混合均匀，复配得到纳米多功能浓溶液，即纳米助排剂。
上述实施例3制备的纳米助排剂性能测试
破乳性能
Figure BDA0003322317660000091
洗油性能
依据某知名油服公司的测试方法：在一定温度下，将饱和好的油砂浸泡在助排剂溶液中，一定时间后读取原油返出率。
体系(50℃,1500矿化度模拟水) 测试用油 破乳率 洗油率
0.1％助排剂，本品 重质原油 97.1％ 39.8％
0.1％助排剂，外购，山东生产 重质原油 97.5％ 30.2％
0.1％助排剂，外购，天津生产 重质原油 93.7％ 38.4％
综上所述，本发明的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂及其制备方法，发明针对目前现有技术的不足而提供一种油田采出液的纳米多功能助排剂及其制备方法，该助排剂具有性价比高，适应性强,低温破乳率高，功效齐全，施工简便的特点，该多功能助排剂在温度为50℃，浓度为0.1％时对油田采出液的破乳率达到97％，洗油率超39％，与常规助排剂比较，有较大优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将疏水性单体丙烯酸丁酯5~10份和0.2~1份的链转移剂混合，混合后将混合物记为组分A备用；将疏水性单体单体苯乙烯5~15份和0.2~1份链转移剂混合，混合后将混合物记为组分B备用，亲水性单体N-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺1~6份和0.2~1份链转移剂混合，混合后将混合物记为组分C备用；将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1~5份和0.2~1份链转移剂混合，混合后将混合物记为组分D备用；
S2、向四口烧瓶中加入水、丙酮及十二烷基磺酸钠，在水浴锅中对其搅拌加热使其溶解，升温至73℃~75℃后先加入引发剂，当升温到81℃时加入所有的引发剂，引发剂总加入量是0.1份，使其形成稳定胶束体系；
S3、当体系出现蓝光时，用恒压滴液漏斗向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分，在2.5h内滴加完毕，必须均匀滴加，滴加量可考虑为15滴每秒；滴加完成后保温1.5h使聚合反应进一步完成，将温度降至62~65℃，分两次分别加入叔丁基过氧化氢、焦亚硫酸钠，叔丁基过氧化氢和焦亚硫酸钠的总用量为单体总量的1~1.5%，保温1h，使未反应的单体进一步聚合：加入链终止剂缓慢降温，0.5h后停止反应，降温至35~40℃，用氨水调节PH值到7~8，得到共聚物乳液；
S4、将得到的乳液加入饱和食盐水，搅拌使其破乳，过滤出固体并用去离子水充分洗涤以除去未反应的单体，然后在25℃空干燥，得到共聚物固体；
S5、将共聚物与阳离子有机硅表面活性剂、水按照重量百分比30-55%：5-20%：25-60%混合，温度为30~70℃，搅拌30~70分钟；转速200~600rpm，冷却至室温，过滤脱出杂质，得到一种破乳剂溶液；
S6、将S5得到的破乳剂与二乙二醇单丁醚、烷基胺聚氧乙烯醚、乙醇、氟碳表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、乙二醇、异构十三醇聚氧乙烯醚、苎烯、水按照预设比例混合均匀，复配得到纳米多功能助排剂。
2.如权利要求1所述的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，其特征在于：步骤S6中，破乳剂与二乙二醇单丁醚、烷基胺聚氧乙烯醚、乙醇、氟碳表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、乙二醇、异构十三醇聚氧乙烯醚、苎烯、水的重量份数为：破乳剂21份、与二乙二醇单丁醚9份、烷基胺聚氧乙烯醚8份、乙醇10份、氟碳表面活性剂2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵7份、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱13份、乙二醇10份、异构十三醇聚氧乙烯醚7份、苎烯3份、水10份。
3.如权利要求1所述的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，其特征在于：所述链转移剂采用α-甲基苯乙烯线性二聚体。
4.如权利要求1所述的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，向烧瓶中交替滴加A、B、C，D三组分时，滴加量为15滴每秒。
5.如权利要求1所述的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种。
6.如权利要求1所述的一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法，其特征在于：所述链终止剂为对叔丁基邻苯二酚，对苯二酚，2-叔丁基对苯二酚中的一种。
7.一种油田钻井液用纳米多功能助排剂，其特征在于：其采用如权利要求1至5中的任意一项所述一种油田钻井液用纳米多功能助排剂的制备方法制备获得。
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