CN117551233B - 一种压裂液减阻剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及减阻剂技术领域，公开了一种压裂液减阻剂及其制备方法，包括：在氮气条件下，将白油、乳化剂搅拌均匀，得到混合液；向混合液中加入丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇、丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵溶解于去离子水中，得到混合单体水溶液；向混合单体水溶液加入丙烯酸，并调节溶液pH；继续通氮气，搅拌30min，加入引发剂，升温反应4~8h，得到压裂液减阻剂。本发明通过加入天然改性衍生物丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇，不仅提高了压裂液减阻剂的减阻率，同时拓展了天然产物的应用，可以有效减少石油资源的使用，具有环境友好性。
Description
技术领域
本发明涉及减阻剂技术领域，具体涉及一种压裂液减阻剂及其制备方法。
背景技术
压裂液减阻剂是被用来降低管道流体阻力的水溶性试剂，当水马力一定时，在压裂液中加入减阻剂能够降低流体与管柱间的摩擦力，进而增大施工排量提高改造体积，国内外非常规油气体积压裂所用的滑溜水减阻剂主要为通过改性的线性胶及聚丙烯酰胺系列减阻剂，该类型的压裂液减阻剂有着较好的减阻效率。
公开号为CN115572358A的专利公开了一种压裂液用减阻剂及其制备方法和应用，属于减阻剂技术领域。将溶有正硅酸烷基酯的油相和溶有海藻酸钠、致孔剂的水相混合乳化，滴加酸性金属离子溶液，反应固化，得到海藻酸钠-SiO2多孔微球，并加入溶有氯化铁、氯化亚铁溶液中，滴加氨水制得磁性多孔微球，加入改性剂和催化剂，得到改性磁性多孔微球，与复合表面活性剂改性后，得到表面活性剂改性磁性多孔微球，与丙烯酰胺、3-烯丙基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠、丙烯酸十八酯聚合，生成疏水改性聚丙烯酰胺，与表面活性剂、盐混合，得到压裂液用减阻剂。虽然减阻效果好和减阻稳定性高，具有较好的耐温性，但其仍以石油基化合物为主要原料，不具备环境友好性。因此，开发符合环保要求且能在高温下使用的压裂液减阻剂是亟待解决的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的压裂液减阻剂性能差的缺点，从而提供一种压裂液减阻剂及其制备方法，以天然产物衍生物改性丙烯酰胺为原料，得到压裂液减阻剂，不仅提高了减阻性能，而且具有环保性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种压裂液减阻剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将白油、乳化剂搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵溶解于去离子水中，得到混合单体水溶液；
（3）向混合单体水溶液加入丙烯酸，并调节溶液pH；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入引发剂，升温反应4~8h，得到压裂液减阻剂。
优选地，所述丙烯海松基丙烯酰胺的制备方法为：丙烯海松酸加入氯化亚砜制备得到丙烯海松酸酰氯，通入氨气，在0~25℃下反应4~8h后，得到丙烯海松基酰胺，在-5~10℃下，加入丙烯酰氯反应后，得到丙烯海松基丙烯酰胺。
优选地，所述丙烯海松基聚乙二醇的制备方法为：丙烯海松酸加入氯化亚砜制备得到丙烯海松酸酰氯，然后加入聚乙二醇反应后得到丙烯海松基聚乙二醇。
优选地，所述丙烯海松酸与氯化亚砜的摩尔比为1:3~1:5，丙烯海松酸与氯化亚砜的反应温度为0~30℃，反应时间为1~3h。
优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600中的至少一种。
优选地，所述丙烯海松酸酰氯与聚乙二醇的摩尔比为1:4~1:6，丙烯海松酸酰氯与聚乙二醇的反应温度为30~40℃，反应时间为8~12h。
优选地，所述丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇、丙烯酰胺的重量比为1~3：1~5：5~10。
优选地，所述步骤（3）中的pH为7~8，所述步骤（4）中的反应温度为50~80℃。
优选地，所述乳化剂为司盘80、聚氧乙烯辛基苯酚醚10、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5中的至少一种，所述引发剂为过硫酸铵与亚硫酸氢钠的复合引发剂体系。
同时，本发明还提供了一种压裂液减阻剂，采用上述制备方法制备得到。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的一种压裂液减阻剂及其制备方法，通过加入天然改性衍生物丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇，不仅提高了压裂液减阻剂的减阻率，同时拓展了天然产物的应用，可以有效减少石油资源的使用，具有环境友好性；另外，通过加入天然改性衍生物丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇不仅提高了常温下压裂液减阻剂的减阻率，同时提高了高温放置后的压裂液减阻剂的减阻率，这是因为一方面丙烯海松基聚乙二醇在乳液中可以作为表面活性剂，另一方面丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇具备刚性结构，其热稳定性好，在高温放置后仍能保持较好的减阻性能。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1：
一种压裂液减阻剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、10g司盘80搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入15g丙烯海松基丙烯酰胺、25g丙烯海松基聚乙二醇、20g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
其中，丙烯海松基丙烯酰胺的制备方法为：将30g丙烯海松酸溶于200ml二氯甲烷中，在0℃下加入32g氯化亚砜后，在10℃下，反应4h，旋蒸后得到丙烯海松基酰氯；将丙烯海松基酰氯加入到200mL四氢呋喃中，通入氨气，直至在反应瓶瓶口用pH试纸测出呈碱性，然后在5℃下反应6h后，旋蒸后得到丙烯海松基酰胺；将丙烯海松基酰胺溶于200mL四氢呋喃中后，在0℃下加入30g丙烯酰氯反应后，得到丙烯海松基丙烯酰胺；
丙烯海松基聚乙二醇的制备方法为：30g丙烯海松酸溶于250mL二氯甲烷中，加入32g氯化亚砜，在0℃反应2h制备得到丙烯海松酸酰氯，然后加入150g聚乙二醇400在30℃下反应8h后，得到丙烯海松基聚乙二醇；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至7；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至60℃反应6h，得到压裂液减阻剂。
得到的压裂液减阻剂的减阻率、将得到的压裂液减阻剂置于90℃存放30天后的减阻率如表1所示。
实施例2：
一种压裂液减阻剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、5g司盘80、5g聚氧乙烯辛基苯酚醚10搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入15g丙烯海松基丙烯酰胺、20g丙烯海松基聚乙二醇、20g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
其中，丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇的制备方法同实施例1；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至7；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至80℃反应4h，得到压裂液减阻剂。
得到的压裂液减阻剂的减阻率、将得到的压裂液减阻剂置于90℃存放30天后的减阻率如表1所示。
实施例3：
一种压裂液减阻剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、10g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入5g丙烯海松基丙烯酰胺、5g丙烯海松基聚乙二醇、25g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
其中，丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇的制备方法同实施例1；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至8；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至50℃反应8h，得到压裂液减阻剂。
得到的压裂液减阻剂的减阻率、将得到的压裂液减阻剂置于90℃存放30天后的减阻率如表1所示。
对比例1：
一种压裂液减阻剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、10g司盘80搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入15g丙烯海松基丙烯酰胺、45g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至7；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至60℃反应6h，得到压裂液减阻剂。
得到的压裂液减阻剂的减阻率、将得到的压裂液减阻剂置于90℃存放30天后的减阻率如表1所示。
对比例2：
一种压裂液减阻剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、10g司盘80搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入60g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至7；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至60℃反应6h，得到压裂液减阻剂。
得到的压裂液减阻剂的减阻率、将得到的压裂液减阻剂置于90℃存放30天后的减阻率如表1所示。
表1 不同实施例及对比例性能指标
从表1可以看出，本申请通过加入天然改性衍生物丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇不仅提高了常温下压裂液减阻剂的减阻率，同时提高了高温放置后的压裂液减阻剂的减阻率，这是因为一方面丙烯海松基聚乙二醇在乳液中可以作为表面活性剂，另一方面丙烯海松基丙烯酰胺、丙烯海松基聚乙二醇具备刚性结构，其热稳定性好，在高温放置后仍能保持较好的减阻性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种压裂液减阻剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、10g司盘80搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入15g丙烯海松基丙烯酰胺、25g丙烯海松基聚乙二醇、20g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
其中，丙烯海松基丙烯酰胺的制备方法为：将30g丙烯海松酸溶于200ml二氯甲烷中，在0℃下加入32g氯化亚砜后，在10℃下，反应4h，旋蒸后得到丙烯海松基酰氯；将丙烯海松基酰氯加入到200mL四氢呋喃中，通入氨气，直至在反应瓶瓶口用pH试纸测出呈碱性，然后在5℃下反应6h后，旋蒸后得到丙烯海松基酰胺；将丙烯海松基酰胺溶于200mL四氢呋喃中后，在0℃下加入30g丙烯酰氯反应后，得到丙烯海松基丙烯酰胺；
丙烯海松基聚乙二醇的制备方法为：30g丙烯海松酸溶于250mL二氯甲烷中，加入32g氯化亚砜，在0℃反应2h制备得到丙烯海松酸酰氯，然后加入150g聚乙二醇400在30℃下反应8h后，得到丙烯海松基聚乙二醇；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至7；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至60℃反应6h，得到压裂液减阻剂。
2.一种压裂液减阻剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、5g司盘80、5g聚氧乙烯辛基苯酚醚10搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入15g丙烯海松基丙烯酰胺、20g丙烯海松基聚乙二醇、20g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
其中，丙烯海松基丙烯酰胺的制备方法为：将30g丙烯海松酸溶于200ml二氯甲烷中，在0℃下加入32g氯化亚砜后，在10℃下，反应4h，旋蒸后得到丙烯海松基酰氯；将丙烯海松基酰氯加入到200mL四氢呋喃中，通入氨气，直至在反应瓶瓶口用pH试纸测出呈碱性，然后在5℃下反应6h后，旋蒸后得到丙烯海松基酰胺；将丙烯海松基酰胺溶于200mL四氢呋喃中后，在0℃下加入30g丙烯酰氯反应后，得到丙烯海松基丙烯酰胺；
丙烯海松基聚乙二醇的制备方法为：30g丙烯海松酸溶于250mL二氯甲烷中，加入32g氯化亚砜，在0℃反应2h制备得到丙烯海松酸酰氯，然后加入150g聚乙二醇400在30℃下反应8h后，得到丙烯海松基聚乙二醇；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至7；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至80℃反应4h，得到压裂液减阻剂。
3.一种压裂液减阻剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在氮气条件下，将5g白油、10g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5搅拌均匀，得到混合液；
（2）向混合液中加入5g丙烯海松基丙烯酰胺、5g丙烯海松基聚乙二醇、25g丙烯酰胺、10g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5g二甲基二烯丙基氯化铵溶解于50g去离子水中，得到混合单体水溶液；
其中，丙烯海松基丙烯酰胺的制备方法为：将30g丙烯海松酸溶于200ml二氯甲烷中，在0℃下加入32g氯化亚砜后，在10℃下，反应4h，旋蒸后得到丙烯海松基酰氯；将丙烯海松基酰氯加入到200mL四氢呋喃中，通入氨气，直至在反应瓶瓶口用pH试纸测出呈碱性，然后在5℃下反应6h后，旋蒸后得到丙烯海松基酰胺；将丙烯海松基酰胺溶于200mL四氢呋喃中后，在0℃下加入30g丙烯酰氯反应后，得到丙烯海松基丙烯酰胺；
丙烯海松基聚乙二醇的制备方法为：30g丙烯海松酸溶于250mL二氯甲烷中，加入32g氯化亚砜，在0℃反应2h制备得到丙烯海松酸酰氯，然后加入150g聚乙二醇400在30℃下反应8h后，得到丙烯海松基聚乙二醇；
（3）向混合单体水溶液加入20g丙烯酸，并调节溶液pH至8；
（4）继续通氮气，搅拌30min，加入0.5g过硫酸铵、0.2g亚硫酸氢钠，升温至50℃反应8h，得到压裂液减阻剂。
4.一种压裂液减阻剂，其特征在于，采用权利要求1~3任一项所述的制备方法制备得到。
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