一种压裂液降阻剂制备方法与流程

1.本发明属于压裂液降阻剂技术领域，具体涉及一种压裂液降阻剂制备方法。


背景技术：

2.滑溜水，是对页岩油气储层进行水力压裂的一种压裂液体系，是页岩气开发的关键液体之一。相对于传统的凝胶压裂液体系,滑溜水压裂液体系以其高效、低成本的特点在页岩气开发中广泛应用。降阻剂作为滑溜水压裂液体系的核心助剂，直接决定了滑溜水压裂液体系的性能与应用。cn110760299b公开了一种陆相页岩气压裂用多功能减阻水体系及其配制方法，该陆相页岩气压裂用多功能减阻水体系各组分及其质量百分含量为：降阻剂0.02 0.05％，抑制剂0.5 1％，防垢剂0.1 0.3％，增效剂0.001 0.003％，调节剂0.2 0.5％，余量为水。现有的降阻剂存在耐温抗剪性能差、携砂能力低、减阻性能差的问题。同时降阻剂普遍存在储存稳定性差问题，不能长期储存和运输，严重影响压裂液的使用。因此，需要一种高性能的压裂液降阻剂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种压裂液降阻剂制备方法，制备的降阻剂，抗剪性能好、携砂能力高、降阻性能强，尤其对滑溜水压裂液体系具有非常好的使用效果。
4.为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种压裂液降阻剂制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将10-15重量份乳化剂、400-500重量份溶剂油混合，35~45℃下搅拌均匀，得到混合液1；将30-50重量份丙烯酸、160-220重量份丙烯酰胺、10-30重量份n-十二烷基丙烯酰胺、7-15重量份n-异丙基丙烯酰胺、40-120份的烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪，5-10重量份表面活性剂和300-350重量份水混合，40-50℃下搅拌均匀，调节ph，得到混合液2；（2）将混合液2加入到混合液1中，30~40℃下搅拌均匀，得到混合液3；（3）向混合液3中通入氮气，依次加入1-3重量份偶氮二异丁酸二甲酯、4-6重量份过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物，40-50℃恒温反应5-6h，得到降阻剂。
5.所述烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的结构式为 ；所述烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的制备方法包括以下步骤：
s1、向1200-2000份丙酮中加入100重量份烯丙氧基基二氯均三嗪、180-250重量份的二苯胺，以及含有25-35重量份碳酸钠的水溶液，氮气氛围在，45-60 ℃恒温回流反应4-10h，浓缩除去丙酮，加入二氯甲烷，萃取、分离二氯甲烷有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二（二苯胺）三嗪中间体；s2、在0-5 ℃中向1000-1500重量份氯磺酸中加入100重量份烯丙氧基基二（二苯胺）三嗪中间体，反应2-3 h，加入水析出沉淀，过滤、水洗后将产物加入到500-800重量份水和500-800重量份四氢呋喃中，25-40℃恒温反应48-72 h，然后加入氢氧化钠调节ph至8-9，浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷，萃取、分离二氯甲烷有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪，其中，反应路线为：
6.进一步地，所述丙烯酸、丙烯酰胺、n-十二烷基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺的重量比为：（3-5）:（17-19）：（2-3）：1:（2.5-8）。
7.更进一步地，丙烯酸，购自默克，147230。丙烯酰胺，购自默克，01-1300。n-十二烷基丙烯酰胺，cas：1506-53-2；购自上海皓鸿生物医药科技有限公司。n-异丙基丙烯酰胺，cas： 2210-25-5；购自上海皓鸿生物医药科技有限公司。偶氮二异丁酸二甲酯购自阿拉丁，d189094。
8.市面上的聚丙烯酰胺类降阻剂通常选用丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行聚合，得到的降阻剂的降阻性和携砂性并不理想。本发明将丙烯酸、丙烯酰胺、n-十二烷基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的进行混合，得到的产品赋予降阻剂优异的短期降阻性能和携砂效果。猜测是反应产物聚合度较高，且短支链少、长支链多，表现出优良的降阻效果，且携砂能力高。发明人意外发现当丙烯酸、丙烯酰胺、n-十二烷基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的的重量比为：（3-5）:（17-19）：（2-3）：1:（2.5-8）时，降阻剂耐温抗剪切性好，但是降阻剂在常温下稳定时间不理想，在7个月左右就会出现分层，长期降阻能力减弱。
异丙基丙烯酰胺、烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的的重量比为：（3-5）:（17-19）：（2-3）：1:（2.5-8）时，降阻剂具有良好的耐温抗剪切性。
22.3.本发明的体系中，将span-60、span-80和aeo-9复配添加，使单体均匀分散于油相中，形成油包水型（w/o）的乳液而进行的高度聚合。还起到了提高降阻剂防膨性的效果的作用。当乳化剂为重量比为1:（3-5）:（0.2-0.6）的span-60、span-80和aeo-9复配时，降阻剂的常温储存稳定性也得到提高。
23.4.本发明通过在降阻剂中将甲基三丁基氯化铵、氯化十六烷基三甲基铵和十六烷基二甲基乙基溴化铵复配，作为表面活性剂，可以降低压裂后的返排液的表面张力，提高压裂液返排率，降低压裂液对低压致密气藏储层伤害。表面活性剂为重量比为4-7:1:1-3的甲基三丁基氯化铵、氯化十六烷基三甲基铵和十六烷基二甲基乙基溴化铵，还可以提高降阻剂低温的储存稳定性。
具体实施方式
24.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.烯丙氧基基二氯均三嗪的制备方法参照期刊spectrochimica acta part a: molecularandbiomolecular spectroscopy, 2011,vol.81,p.215-227，文献《spectroscopic and fluorescence studies on mn(ii), co(ii), ni(ii) and cu(ii) complexes with no donor fluorescence dyes》,doi：10.1016/j.saa.2011.05.108。
26.将1.85克氰尿酰氯溶于15 ml二氯甲烷，滴加到15 ml含有0.01 mol烯丙醇的二氯甲烷溶液、再加入10 ml质量分数为50%含水氢氧化钠溶液和0.001mol的四丁基溴化铵，在10
°
c下搅拌反应15min，然后加入20 ml水，萃取、分离有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二氯均三嗪，结构式为 。
27.实施例1本实施例提供了一种压裂液降阻剂制备方法，所述制备方法包括以下步骤：s1、向1500份丙酮中加入100重量份烯丙氧基基二氯均三嗪、220重量份的二苯胺，以及含有32重量份碳酸钠的水溶液，氮气氛围在，50 ℃恒温回流反应8h，浓缩除去丙酮，加入二氯甲烷，萃取、分离二氯甲烷有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二（二苯胺）三嗪中间体；s2、在0 ℃中向1200重量份氯磺酸中加入100重量份烯丙氧基基二（二苯胺）三嗪中间体，反应3 h，加入水析出沉淀，过滤、水洗后将产物加入到600重量份水和600重量份四氢呋喃中，40℃恒温反应72 h，然后加入氢氧化钠调节ph至9，浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷，萃取、分离二氯甲烷有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均
三嗪。所述烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪结构式为： 。
28.（1）将13重量份乳化剂、450重量份溶剂油混合，40℃下搅拌均匀，得到混合液1；将40重量份丙烯酸、180重量份丙烯酰胺、20重量份n-十二烷基丙烯酰胺、10重量份n-异丙基丙烯酰胺、25份的烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪、7重量份表面活性剂和320重量份水混合，45℃下搅拌均匀，调节ph至8.5，得到混合液2；（2）将混合液2加入到混合液1中，35℃下搅拌均匀，得到混合液3；（3）向混合液3中通入氮气，依次加入2重量份偶氮二异丁酸二甲酯、5重量份过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物，45℃恒温反应5.5h，得到降阻剂。
29.所述乳化剂为重量比为1:4:0.5的span-60、span-80和aeo-9复配。
30.所述溶剂油为异十八烷。
31.所述表面活性剂为重量比为6:1:2的甲基三丁基氯化铵、氯化十六烷基三甲基铵和十六烷基二甲基乙基溴化铵复配。
32.过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物中过硫酸铵和亚硫酸氢钠的重量比为0.9:1。
33.实施例2本实施例与实施例1的区别在于：45重量份丙烯酸、160重量份丙烯酰胺、10重量份n-十二烷基丙烯酰胺、15重量份n-异丙基丙烯酰胺。
34.实施例3本实施例与实施例1的区别在于：所述乳化剂为重量比1:0.3:1的span-80、span-20和op-10复配。span-20、op-10，均购自淄博海杰化工有限公司。
35.实施例4本实施例与实施例1的区别在于：所述表面活性剂为重量比1:2:3的peg-3月桂酰胺、十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基二甲基乙基溴化铵复配。peg-3月桂酰胺，cas：26635-75-6，购自湖北云镁科技有限公司。十二烷基二甲基甜菜碱购自广汉市荣欣精细化工有限公司。
36.实施例5本实施例与实施例1的区别在于：2重量份偶氮二异丁酸二甲酯、1重量份过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物。
37.实施例6本实施例与实施例1的区别在于：过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物中过硫酸铵和亚硫酸氢钠的重量比为1:0.8；反应体系ph为7.5。
38.性能测试参照石油天然气行业标准《sy/t 6376-2008压裂液通用技术条件》、石油天然气行业标准《sy/t 5107-2005水基压裂液性能评价方法》，测定实施例制备的降阻剂的耐温抗剪性能、携砂性能、降阻性能、防膨性能，将降阻剂配制成添加量为1wt％的滑溜水压裂液，结果见表1。
39.表1性能测试结果
40.通过实施例可知，本发明制备的降阻剂，在耐温抗剪性能、携砂性能、减阻性能、防膨性能等方面均有显著提升，并且降阻剂的储存稳定性好，能够满足长期储存以及远距离运输，对特殊地区的使用具有非常重要的意义。
41.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：（1）将10-15重量份乳化剂、400-500重量份溶剂油混合，35~45℃下搅拌均匀，得到混合液1；将30-50重量份丙烯酸、160-220重量份丙烯酰胺、10-30重量份n-十二烷基丙烯酰胺、7-15重量份n-异丙基丙烯酰胺、25-80份的烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪，5-10重量份表面活性剂和300-350重量份水混合，40-50℃下搅拌均匀，调节ph，得到混合液2；（2）将混合液2加入到混合液1中，30~40℃下搅拌均匀，得到混合液3；（3）向混合液3中通入氮气，依次加入1-3重量份偶氮二异丁酸二甲酯、4-6重量份过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物，40-50℃恒温反应5-6h，得到降阻剂；所述烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的结构式为：；所述烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的结构式制备方法包括以下步骤：s1、向1200-2000份丙酮中加入100重量份烯丙氧基基二氯均三嗪、180-250重量份的二苯胺，以及含有25-35重量份碳酸钠的水溶液，氮气氛围在，45-60 ℃恒温回流反应4-10h，浓缩除去丙酮，加入二氯甲烷，萃取、分离二氯甲烷有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二（二苯胺）三嗪中间体；s2、在0-5 ℃中向1000-1500重量份氯磺酸中加入100重量份烯丙氧基基二（二苯胺）三嗪中间体，反应2-3 h，加入水析出沉淀，过滤、水洗后将产物加入到500-800重量份水和500-800重量份四氢呋喃中，25-40℃恒温反应48-72 h，然后加入氢氧化钠调节ph至8-9，浓缩除去四氢呋喃，加入二氯甲烷，萃取、分离二氯甲烷有机层，无水硫酸钠干燥，得到烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪。2.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述乳化剂包括span-60、span-80、tween-80、aeo-9中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述溶剂油为c17
‑ꢀ
c22饱和烷烃。4.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述丙烯酸、丙烯酰胺、n-十二烷基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、烯丙氧基基二（二苯胺磺酸钠）均三嗪的的重量比为（3-5）:（17-19）：（2-3）：1:（2.5-8）。5.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述表面活性剂选自甲基三丁基氯化铵、氯化十六烷基三甲基铵、十六烷基二甲基乙基溴化铵、peg月桂酰胺羧酸钠、十二烷苄基三甲基氯化铵中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述偶氮二异丁酸二甲
酯和过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物总重量占混合液3总重量的百分数大于0.5%。7.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物中过硫酸铵和亚硫酸氢钠的重量比为0.8-1:1。8.根据权利要求2所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述乳化剂为重量比为1:（3-5）:（0.2-0.6）的span-60、span-80和aeo-9复配。9.根据权利要求5所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为重量比（4-7）:1:（1-3）的甲基三丁基氯化铵、氯化十六烷基三甲基铵和十六烷基二甲基乙基溴化铵复配。10.根据权利要求1所述的压裂液降阻剂制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中调节ph至8-9。

技术总结
本发明提供了一种压裂液降阻剂制备方法，属于压裂液降阻剂技术领域，包括以下步骤：（1）将乳化剂、溶剂油混合，35~45℃下搅拌均匀，得到混合液1；将丙烯酸、丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、表面活性剂和水混合，40-50℃下搅拌均匀，调节pH，得到混合液2；（2）将混合液2加入到混合液1中，30~40℃下搅拌均匀，得到混合液3；（3）向混合液3中通入氮气，依次加入偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵-亚硫酸氢钠组合物，40-50℃恒温反应5-6h，得到降阻剂。本发明制备的降阻剂，抗剪性能好、携砂能力高、减阻性能强，尤其对滑溜水压裂液体系具有非常好的使用效果。非常好的使用效果。


技术研发人员：姜红 刘源 李颖 王广西 李江岳
受保护的技术使用者：东营市百扬石油科技有限责任公司
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/9/23