一种聚合物减阻剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚合物减阻剂及其制备方法，该方法包括：(1)将N

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物减阻剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及页岩气开采
，特别涉及一种聚合物减阻剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]页岩气是一种重要的石化燃料资源，一般页岩气储集层的孔隙度小，需通过压裂等增产措施提高储层导流能力才能具有工业开采价值。滑溜水压裂技术是目前页岩气开采的核心技术，滑溜水压裂液通过管柱高速泵注入地层，在高速泵注下，压裂液在管内会出现严重的紊流现象，压裂液与管壁间存在较大的摩擦阻力，造成能量消耗增加。减阻剂是一种能够降低流体在流道中的流动摩阻的化学添加剂，为了降低压裂液与管壁间流动阻力，因此，需要在滑溜水压裂液中加入减阻剂。
[0003]目前，常用的减阻剂多为丙烯酰胺类共聚物，虽然具有良好的现场应用效果，然而，这种减阻剂仍然存在如下问题：减阻剂的耐盐性能较差，并且减阻剂的抗剪切性能较差，而页岩气压裂作业管柱中流体的剪切速率高达1000～3000s
‑1，减阻剂的聚合物链段容易断裂，使得减阻剂的减阻性能下降。因此，基于上述问题，亟需提供一种聚合物减阻剂及其制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种聚合物减阻剂及其制备方法，制备得到的减阻剂不仅具有较好的耐盐性能，且减阻剂的聚合物链段不易断裂，具有较好的抗剪切性能。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种聚合物减阻剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0006](1)将N
‑
十二烷基衣康酰亚胺、丙烯酰胺、阴离子单体和抗温耐盐单体加入水混匀后，向混合液中加入温度引发剂、络合剂和氧化剂，混匀后得到分散相；其中，所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺经聚合反应制备而成，制备所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺的原料包括衣康酸酐、十二胺、脱水剂和催化剂；
[0007](2)将所述分散相与连续相混合并搅拌乳化，得到乳化体系；其中，所述连续相由基础油与乳化剂混合得到；
[0008](3)向所述乳化体系中加入还原剂水溶液，经聚合反应完成后加入转相剂得到所述聚合物减阻剂。
[0009]优选地，所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺的制备方法包括：
[0010](11)将十二胺溶液与衣康酸酐溶液混合，反应后得到中间体；
[0011](12)向所述中间体中加入pH调节剂、脱水剂和催化剂，反应后得到所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺。
[0012]更为优选地，所述十二胺溶液和所述衣康酸酐溶液的溶剂均为二氯甲烷；其中，所述十二胺溶液的浓度为0.5～0.55mmol/mL，所述衣康酸酐溶液的浓度为0.4～0.5mmol/mL。
[0013]更为优选地，所述pH调节剂为醋酸钾，所述脱水剂乙酸酐，所述催化剂为三乙胺。
[0014]更为优选地，在步骤(11)中，所述反应的温度为75～80℃，反应时间为2.5～3.5h。
[0015]更为优选地，在步骤(12)中，所述反应的温度为45～55℃，反应时间为2.5～3.5h。
[0016]优选地，在步骤(11)中，十二胺和衣康酸酐的物质的量之比为1：(1～1.1)；
[0017]在步骤(12)中，中间体与pH调节剂、脱水剂和催化剂的物质的量之比为1：：(0.05～0.1)：(5～8)：(0.05～0.1)。
[0018]优选地，所述阴离子单体为丙烯酸钠、丙烯酸铵或丙烯酸钾中的至少一种；
[0019]所述抗温耐盐单体为2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠中的至少一种。
[0020]优选地，所述温度引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种；
[0021]所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、二乙基三胺五乙酸三钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠或柠檬酸钠中的至少一种；
[0022]所述氧化剂为过氧化氢、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种。
[0023]优选地，在步骤(1)中：
[0024]N
‑
十二烷基衣康酰亚胺、丙烯酰胺、阴离子单体、抗温耐盐单体和水的质量比为(1～1.5)：(15～20)：(10～15)：(5～10)：(15～20)；
[0025]混合液、温度引发剂、络合剂和氧化剂的质量之比为1：(0.0002～0.0005)：(0.00003～0.00006)：(0.00001～0.00003)。
[0026]优选地，在步骤(2)中：
[0027]所述基础油为白油，所述乳化剂为斯盘
‑
60、斯盘
‑
80、斯盘
‑
83、吐温
‑
65、吐温
‑
81、吐温
‑
85中的至少一种；
[0028]所述基础油和所述乳化剂的质量之比为(8～10)：1；
[0029]所述分散相和所述连续相的质量之比为(2～2.5)：1。
[0030]优选地，在步骤(3)中：
[0031]所述还原剂水溶液中的溶质为无水亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠中的至少一种；其中，所述还原剂水溶液的质量浓度为0.8～1.2％；
[0032]所述转相剂为壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0033]优选地，聚合反应得到的聚合物与所述转相剂的质量之比为1:0.022～0.026；
[0034]优选地，所述聚合反应的温度为30～40℃，时间为2.5～4h。
[0035]优选地，在步骤(1)中，向混合液中加入温度引发剂、络合剂和氧化剂之前，还包括向混合液加入pH调节剂调节pH至7.0～7.2，更为优选的是，所述pH调节剂为丙烯酸、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的至少一种。
[0036]优选地，在步骤(3)中，向所述乳化体系中加入还原剂之前，还包括向所述乳化体系中通氮除氧的步骤；
[0037]更为优选地，所述通氮除氧的时间为30～35min。
[0038]第二方面，本专利技术提供了一种聚合物减阻剂，采用上述第一方面任一项所述的制备方法制备得到。
[0039]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0040]本专利技术在减阻剂的聚合过程中引入了N
‑
十二烷基衣康酰亚胺，N
‑
十二烷基衣康酰
亚胺不仅分子链较长，而且能够与丙烯酰胺、阴离子单体和抗温耐盐单体发生聚合反应，形成大分子网状结构的聚合物减阻剂；本专利技术中的N
‑
十二烷基衣康酰亚胺携带有疏水性活性基团，其能够以大分子单体在水泥表面构成溶剂化层，柔性吸附于水泥颗粒表面，空间位阻效应明显；同时，结合主链阴离子间产生的静电斥力和抗温耐盐单体同时发挥作用，形成的大分子网状结构的立体斥力效应较大，从而使得本专利技术中的聚合物减阻剂不仅具有优异的抗温耐盐性能，而且即便是在高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物减阻剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将N
‑
十二烷基衣康酰亚胺、丙烯酰胺、阴离子单体和抗温耐盐单体加入水混匀后，向混合液中加入温度引发剂、络合剂和氧化剂，混匀后得到分散相；其中，所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺经聚合反应制备而成，制备所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺的原料包括衣康酸酐、十二胺、脱水剂和催化剂；(2)将所述分散相与连续相混合并搅拌乳化，得到乳化体系；其中，所述连续相由基础油与乳化剂混合得到；(3)向所述乳化体系中加入还原剂水溶液，经聚合反应完成后加入转相剂，得到所述聚合物减阻剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺的制备方法包括：(11)将十二胺溶液与衣康酸酐溶液混合，反应后得到中间体；(12)向所述中间体中加入pH调节剂、脱水剂和催化剂，反应后得到所述N
‑
十二烷基衣康酰亚胺；优选地，所述十二胺溶液和所述衣康酸酐溶液的溶剂均为二氯甲烷；其中，所述十二胺溶液的浓度为0.5～0.55mmol/mL，所述衣康酸酐溶液的浓度为0.4～0.5mmol/mL；优选地，所述pH调节剂为醋酸钾，所述脱水剂乙酸酐，所述催化剂为三乙胺；优选地，在步骤(11)中，所述反应的温度为75～80℃，反应时间为2.5～3.5h；优选地，在步骤(12)中，所述反应的温度为45～55℃，反应时间为2.5～3.5h。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(11)中，十二胺和衣康酸酐的物质的量之比为1：(1～1.1)；和/或在步骤(12)中，中间体与pH调节剂、脱水剂和催化剂的物质的量之比为1：(0.05～0.1)：(5～8)：(0.05～0.1)。4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子单体为丙烯酸钠、丙烯酸铵或丙烯酸钾中的至少一种；所述抗温耐盐单体为2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基丙烯磺酸钠或对苯乙烯磺酸钠中的至少一种。5.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述温度引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，胡聪聪，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：