本發(fā)明屬于壓裂降阻劑，尤其為一種耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、滑溜水壓裂技術(shù)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，壓裂液中主要含有表面活性劑、降阻劑、黏土穩(wěn)定劑等助劑，其中降阻劑對(duì)壓裂液的性能有很大影響，滑溜水壓裂液通過(guò)管柱高速泵入地層時(shí)，壓裂液與管壁之間存在較大的摩擦阻力，會(huì)提高能量損耗，因此發(fā)展高性能的降阻劑是研究熱點(diǎn)。降阻劑主要有聚丙烯酰胺類、瓜膠衍生物、黏彈性表面活性劑等降阻劑。

2、聚丙烯酰胺的成本較低，配制簡(jiǎn)單、降阻效果良好，已經(jīng)取得了很好的實(shí)際應(yīng)用。但是聚丙烯酰胺降阻劑的耐剪切性能較差，分子鏈較容易斷裂，導(dǎo)致聚合物的分子量降低，會(huì)影響其降阻效果。開(kāi)發(fā)耐溫、抗鹽、抗剪切的聚丙烯酰胺降阻劑是研究熱點(diǎn)。通常利用功能性單體，如n-乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸等，與丙烯酰胺進(jìn)行共聚，可以改善聚丙烯酰胺降阻劑的耐溫抗鹽等性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決了聚丙烯酰胺降阻劑耐溫、抗鹽等性能較差的問(wèn)題。

2、技術(shù)方案：一種耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑，包括如下原料，摩爾比例為(94-99):(1-6):(0.06-0.075)的丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸鈉、偶氮二異丁脒鹽酸鹽，以及表面活性劑。

3、含氟丙烯酰胺磺酸鈉具有如下式(1)的結(jié)構(gòu)式：

4、其中n為5、6或7。

5、優(yōu)選的，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。

6、優(yōu)選的，耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法：向去離子水中加入丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸鈉、表面活性劑，攪拌混勻后加熱至反應(yīng)溫度，在氮?dú)鈿夥罩屑尤肱嫉惗‰啕}酸鹽，反應(yīng)后加入乙醇析出沉淀，過(guò)濾，乙醇洗滌并干燥，制得耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑。

7、優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為50-65℃，反應(yīng)時(shí)間為4-8h。

8、優(yōu)選的，含氟丙烯酸酯磺酸鈉的制備方法為：

9、s1、向乙腈中加入摩爾比例為1:(1-1.2):(1.8-2.5)的1,7-雙-boc-1,4,7-三氮雜庚烷、2-溴乙基丙烯酸酯、碳酸鉀，加熱至40-70℃，冷卻后過(guò)濾，濾液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后將產(chǎn)物溶解到二氯甲烷和三氟乙酸中，攪拌反應(yīng)3-4h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，加入飽和碳酸氫鈉，乙酸乙酯，萃取分離，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾后將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，干燥，制得中間體1。反應(yīng)式如下：

10、

11、s2、向1,4-二氧六環(huán)中加入去離子水、氫氧化鈉、中間體1，混勻后加入1,4-丁烷磺內(nèi)酯，其中氫氧化鈉、中間體1、1,4-丁烷磺內(nèi)酯的摩爾比為(2-2.2):1:(2-2.2)，加熱至65-75℃，反應(yīng)5-8h，加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液ph至中性，過(guò)濾后將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，干燥，制得中間體2。反應(yīng)式為：

12、

13、s3、向三氯甲烷中加入摩爾比為1:(2.2-2.6):(2.3-2.8)的中間體2、

14、全氟酰氯化合物、三乙胺，室溫下反應(yīng)24-36h，加入去離子水，萃取分離，

15、有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾后將濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，干燥，制得含氟丙烯酸

16、酯磺酸鈉。反應(yīng)式為：

17、

18、優(yōu)選的，全氟酰氯化合物的結(jié)構(gòu)式為其中n為5、6或7

19、優(yōu)選的，耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑在壓裂液降阻劑中的應(yīng)用。

20、技術(shù)效果是：本發(fā)明利用含氟丙烯酸酯磺酸鈉作為功能性單體，和丙烯

21、酰胺聚合反應(yīng)，得到的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑含有雙磺酸鹽基團(tuán)和雙全氟

22、碳鏈結(jié)構(gòu)，磺酸鹽可以為聚丙烯酰胺分子鏈提供負(fù)電荷，并且形成較大的側(cè)

23、基，具有更大的水動(dòng)力學(xué)體積，可以使聚丙烯酰胺分子鏈不易發(fā)生蜷曲，從

24、而表現(xiàn)出優(yōu)異的耐鹽抗剪切效果。

25、本發(fā)明的含氟丙烯酸酯磺酸鈉含有的全氟碳鏈基團(tuán)具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，可以提高聚丙烯酰胺的耐熱性，在高溫下分子鏈不易分解，并且全氟碳鏈基團(tuán)之間可以形成很強(qiáng)的疏水締合作用，可以進(jìn)一步提高降阻劑的抗剪切性能。本發(fā)明制備的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的降阻率達(dá)到68.7-77.3％，降租效果好，在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的壓裂技術(shù)方面有很好的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑，其特征在于，所述耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑包括如下原料，摩爾比例為(94-99):(1-6):(0.06-0.075)的丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸鈉、偶氮二異丁脒鹽酸鹽，以及表面活性劑；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法為：向去離子水中加入丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸鈉、表面活性劑，攪拌混勻后加熱至反應(yīng)溫度，在氮?dú)鈿夥罩屑尤肱嫉惗‰啕}酸鹽，反應(yīng)后加入乙醇析出沉淀，過(guò)濾，乙醇洗滌并干燥，制得耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度為50-65℃，反應(yīng)時(shí)間為4-8h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯磺酸鈉的制備方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述s2中氫氧化鈉、中間體1、1,4-丁烷磺內(nèi)酯的摩爾比為(2-2.2):1:(2-2.2)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述s2中反應(yīng)溫度為65-75℃，反應(yīng)時(shí)間為5-8h。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述s3中，中間體2、全氟酰氯化合物、三乙胺的摩爾比為1:(2.2-2.6):(2.3-2.8)。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑的制備方法，其特征在于，所述全氟酰氯化合物的結(jié)構(gòu)式為其中n為5、6或7。

10.一種如權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑在壓裂液降阻劑中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于壓裂降阻劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑及其制備方法和應(yīng)用，原料包括摩爾比例為(94?99):(1?6):(0.06?0.075)的丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸鈉、偶氮二異丁脒鹽酸鹽；本發(fā)明的耐溫型聚丙烯酰胺降阻劑含有雙磺酸鹽基團(tuán)和雙全氟碳鏈結(jié)構(gòu)，磺酸鹽可以為聚丙烯酰胺分子鏈提供負(fù)電荷，具有更大的水動(dòng)力學(xué)體積，可以使聚丙烯酰胺分子鏈不易發(fā)生蜷曲，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐鹽抗剪切效果。含氟丙烯酸酯磺酸鈉含有的全氟碳鏈基團(tuán)具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，可以提高耐熱性和抗剪切性能。在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的壓裂技術(shù)方面有很好的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：賈增存,張建鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆力科石油化工技術(shù)服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10