一种高含量水性降阻剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高含量水性降阻剂及其制备方法，解决了现有技术中的粉体降阻剂水化速度慢、油性悬浮降阻体系破胶后油性残留，不环保、水性降阻悬浮体系粉体含量低的技术问题。其制备包括下述重量份的原料：聚丙烯酰胺20～50份；聚甲基丙烯酰胺20～40份；溶剂A：22份～66份；溶剂B：4份～12份；溶剂C：6份～18份；悬浮剂：1份～3份；表面活性剂：3份～6份；所述溶剂A为烷基酰胺类类；所述溶剂B为聚乙二醇类；所述溶剂C为多元醇或多元醇酯类。本发明专利技术提供的高含量水性降阻剂，不仅具有水化速度快、粉剂含量高、储存稳定性好的特性，能够实现一体化作业和在线混配。

【技术实现步骤摘要】
一种高含量水性降阻剂及其制备方法
本专利技术涉及一种水性降阻剂，具体涉及一种高含量水性降阻剂及其制备方法。
技术介绍
我国天然气对外依存度度逐年提高，2019年达到45％，成为全球第一大天然气进口国。亟需增加我国天然气产量，保障能源安全。我国页岩气储量世界第一，可通过对页岩气的大力开发，缓解我国天然气供应紧张局面。然而我国以页岩气为代表的非常规油气存在地表地形复杂，水资源匮乏，环保压力大，开发难度高的问题；当前页岩气勘探开发用的聚合物粉体存在水化时间长、在水中溶解效果差的问题，尤其是随着页岩气开发力度快速增加、压裂液用量迅速提升，这种矛盾更为突出，因此现场施工更需要一种速溶的粉体或混合液。当然行业中的研究人员针对速溶进行了不同的尝试，市面上有三种降阻剂产品：乳液降阻剂，油性悬浮降阻剂，水性悬浮降阻剂。常规乳液降阻剂虽然粘度低，抽吸方便，但存在合成的聚合物分子量较小、低浓度下增粘效果差、降阻率差的问题；油性悬浮降阻剂形成的油性悬浮体系存在破胶后油性残留、不环保的问题；水性悬浮降阻剂形成的水性降阻悬浮体系存在粉体含量低、成本较高、低浓度下粘度低、降阻率差的问题。US5091448提供了一种新的稳定水溶聚合物悬浮液和一种制备方法。这类组合物包含至少一种异链烷烃油介质、一种苯乙烯异戊二烯共聚物、一种水溶聚合物且最好与一些疏水性气相法制二氧化硅以适当的数量和条件进行混合，使用油类作为溶剂。EP1030644公开了含有阳离子多糖、稳定剂和水溶性多元醇的稳定流化聚合物悬浮液。悬浮截止是是阴离子瓜尔胶和阳离子羟丙基瓜尔胶；其中含有：a)阳离子多糖；b)稳定剂，其选自二氧化硅、无机颜料、有机颜料、丙烯酸的交联聚合物和共聚物、纤维素醚和它们的混合物，c)软化剂，该软化剂选自脂肪醇、烃类化合物、甘油三酯、蜡、酯、硅油和含羊毛脂产品。US9896617制作了一种用于提高从地层产出油的聚合物组合物，所述组合物包含：悬浮在HLB大于或等于8的水溶性溶剂中的粉末聚合物，采用表面活性剂和溶剂组合制备成悬浮液。现有的降阻剂产品都存在一些不完善的地方，市场上迫切的需要一种水化速度快，储存稳定性好，粉剂含量高的降阻剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高含量水性降阻剂及其制备方法。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种高含量水性降阻剂，其制备包括下述重量份的原料：聚丙烯酰胺20～50份；聚甲基丙烯酰胺20～40份；溶剂A：22份～66份；溶剂B：4份～12份；溶剂C：6份～18份；悬浮剂：1份～3份；表面活性剂：3份～6份；所述溶剂A为烷基酰胺类；所述溶剂B为聚乙二醇类；所述溶剂C为多元醇或多元醇酯类。进一步的，各原料的重量份分别为：聚丙烯酰胺30～40份；聚甲基丙烯酰胺25～35份；溶剂A：30份～50份；溶剂B：6份～10份；溶剂C：10份～14份；悬浮剂：1.5份～2.5份；表面活性剂：4份～5份。进一步的，各原料的重量份分别为：聚丙烯酰胺35份；聚甲基丙烯酰胺30份；溶剂A：40份；溶剂B：8份；溶剂C：12份；悬浮剂：2份；表面活性剂：4.5份。进一步的，所述溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二异丙基乙胺，三甲基乙酰胺，N-叔丁基甲基酰胺，N-甲基丙酰胺和其衍生物的任意一种或多种；所述溶剂B为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000和其衍生物的任意一种或多种；所述溶剂C为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、丁三醇、丁四醇、戊二醇、己二醇和其衍生物及酯类衍生物中的任意一种或多种。进一步的，所述悬浮剂为二氧化硅、膨润土、蒙脱土、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、聚羧酸及其改性产物中的任意一种或多种。进一步的，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂、失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任意一种或多种。进一步的，所述氟碳表面活性剂为改性阳离子氟碳、改性阴离子氟碳、改性非离子氟碳和改性两性离子氟碳中的任意一种或多种；所述失水山梨醇脂肪酸酯为司盘60、司盘65和司盘80中的任意一种或多种；所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯为吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的任意一种或多种。进一步的，所述聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺的分子量均为500万～3000万。本专利技术提供的高含量水性降阻剂的制备方法，包括下述步骤：S1：将溶剂C和悬浮剂加入反应容器，在高速搅拌的条件下混合均匀，静置0.8h～1.5h；S2：向反应容器中加入溶剂A和溶剂B并搅拌均匀，静置0.8h～1.5h；S3：向反应容器中加入表面活性剂和水溶性聚丙烯酰胺类聚合物并搅拌均匀，即得到成品。进一步的，所述步骤S1中，搅拌速率为900r/min～1100r/min；所述步骤S2和步骤S3中，搅拌速率均为90r/min～110r/min。基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：本专利技术提供的高含量水性降阻剂，有别于传统的反相乳液降阻剂，将粉末降阻剂改造成为类“乳液”降阻剂，彻底消除了反相乳液降阻剂存在的破乳过程带来的溶解速度慢以及油相伤害问题；本专利技术提供的高含量水性降阻剂，不仅具有水化速度快，储存稳定性好，粉剂含量高的特性，并且同时还能实现一体化作业，实现在线混配。(1)本专利技术提供的高含量水性降阻剂，通过结构相似的三种溶剂复配，实现了不同极性溶剂与聚丙烯酰胺的梯度作用，即避免了极性较强的溶剂与聚丙酰胺的作用力太强，造成结团；也避免了极性较弱的溶剂与聚丙酰胺的作用力太弱，造成混合液稳定性太差，粉体沉降变快；(2)本专利技术提供的高含量水性降阻剂，三种溶剂与悬浮剂形成了三维结构，这种结构是交错的层状结构，作用力强于一种溶剂与悬浮剂形成的单层结构，对聚合物颗粒的悬浮作用也强于一种溶剂与悬浮剂的作用，本专利技术形成的悬浮体系的储存稳定性变好；(3)本专利技术提供的高含量水性降阻剂，引入混合的极性溶剂，不仅对聚合物颗粒的作用增强，也对聚合物颗粒表面进行了预处理，缩短了水溶性聚合物颗粒与水的作用时间，提高了体系的水化速度；(4)本专利技术提供的高含量水性降阻剂，由于三种溶剂与悬浮剂形成了层状交联结构，使得悬浮剂的效能提高，在这里悬浮剂不仅是作为一种填料或粘性物质，也是参与形成了支撑聚合物颗粒的骨架结构，使得高含量的聚合物颗粒也能够稳定性悬浮在体系中；(5)本专利技术提供的高含量水性降阻剂，表面活性剂的亲水头基上含有大量活性羟基，既可以与聚合物颗粒表面产生作用，又可以与溶剂产生一定作用，表面活性剂在体系中起到“搭桥”的作用，使得悬浮结构更加牢固，体系稳定性更好；同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含量水性降阻剂，其特征在于：其制备包括下述重量份的原料：/n聚丙烯酰胺20～50份；/n聚甲基丙烯酰胺20～40份；/n溶剂A： 22份～66份；/n溶剂B：4份～12份；/n溶剂C：6份～18份；/n悬浮剂：1份～3份；/n表面活性剂：3份～6份；/n所述溶剂A为烷基酰胺类；所述溶剂B为聚乙二醇类；所述溶剂C为多元醇或多元醇酯类。/n

【技术特征摘要】
20200420 CN 20201031386591.一种高含量水性降阻剂，其特征在于：其制备包括下述重量份的原料：
聚丙烯酰胺20～50份；
聚甲基丙烯酰胺20～40份；
溶剂A：22份～66份；
溶剂B：4份～12份；
溶剂C：6份～18份；
悬浮剂：1份～3份；
表面活性剂：3份～6份；
所述溶剂A为烷基酰胺类；所述溶剂B为聚乙二醇类；所述溶剂C为多元醇或多元醇酯类。


2.根据权利要求1所述的高含量水性降阻剂，其特征在于：各原料的重量份分别为：
聚丙烯酰胺30～40份；
聚甲基丙烯酰胺25～35份；
溶剂A：30份～50份；
溶剂B：6份～10份；
溶剂C：10份～14份；
悬浮剂：1.5份～2.5份；
表面活性剂：4份～5份。


3.根据权利要求2所述的高含量水性降阻剂，其特征在于：各原料的重量份分别为：
聚丙烯酰胺35份；
聚甲基丙烯酰胺30份；
溶剂A：40份；
溶剂B：8份；
溶剂C：12份；
悬浮剂：2份；
表面活性剂：4.5份。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的高含量水性降阻剂，其特征在于：所述溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二异丙基乙胺，三甲基乙酰胺，N-叔丁基甲基酰胺，N-甲基丙酰胺和其衍生物的任意一种或多种；
所述溶剂B为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000和其衍生物的任意一种或多种；
所述溶剂C为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：任山，卢聪，雷欣，路千里，唐朝钧，王琨，王继宇，张绍彬，刘彧轩，刘斌，赵志红，康毅，刁素，
申请(专利权)人：成都劳恩普斯科技有限公司，西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51