一種多組分滑溜水減阻劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及油田化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，它是一種廣泛應(yīng)用于油田管道輸送和非常規(guī)油氣井儲(chǔ)層壓裂改造技術(shù)領(lǐng)域，具有減阻、降能耗功效的減阻劑配方。更具體地，本發(fā)明涉及一種多組分滑溜水減阻劑，本發(fā)明還涉及所述多組分滑溜水減阻劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]滑溜水減阻劑屬于水基減阻劑，水基減阻劑在油田壓裂、輸送等各個(gè)方面都有廣泛的應(yīng)用。在滑溜水壓裂過(guò)程中可以降低清水摩阻、降低泵壓，利于壓裂造縫，而在壓裂、管道輸送過(guò)程中可以通過(guò)降低摩阻，提高管道中流體的流速，提高開(kāi)采和管道輸送效率，同時(shí)減低能耗。
[0003]早期的水基管道減阻劑通常是一些水溶性高聚物成分，例如美國(guó)專(zhuān)利US4505827A，但是單純的高聚物分子容易被循環(huán)泵剪切失去減阻性能。后來(lái)為了增強(qiáng)減阻劑的抗剪切能力，人們開(kāi)發(fā)了表面活性劑減阻劑。在美國(guó)專(zhuān)利US20040069342A1、美國(guó)專(zhuān)利US5902784A和中國(guó)專(zhuān)利CN1850939中公開(kāi)了兩性表面活性劑與陰離子表面活性劑組成的一系列減阻劑配方。但是表面活性劑減阻劑存在成本高難以推廣應(yīng)用的缺點(diǎn)。
[0004]綜合兩種類(lèi)型減阻劑的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)基于我們對(duì)減阻劑的理論模擬計(jì)算研究，通過(guò)大量的試驗(yàn)，我們發(fā)明了一種多組分滑溜水減阻劑。綜合了高分子減阻劑成本低和表面活性劑減阻劑抗剪切的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的之一是提供一種成本低，減阻效果好和具有良好的綜合性能的多組分滑溜水減阻劑；目的之二是提供一種制備工藝簡(jiǎn)單的多組分滑溜水減阻劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的之一可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]該多組分滑溜水減阻劑由合成的含磺酸基的改性聚丙烯酰胺水溶性高分子的主成分和含表面活性劑的助溶成分復(fù)配而成，所述的主成分:助溶成分=(7.5?8.5): (1.5 ?2.5)重量份。
[0008]本發(fā)明的目的之一還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]所述的主成分中含有丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和苯乙烯磺酸鈉3種單體；所述的丙烯酰胺:N-乙烯基吡咯烷酮:苯乙烯磺酸鈉=(62.0?88.0):(5.0?18.0):(7.0?20.0)重量份。
[0010]所述的助溶成分中含有陽(yáng)離子表面活性劑、尿素、烷基硫酸鈉和有機(jī)鹽；所述的陽(yáng)離子表面活性劑:尿素:烷基硫酸鈉:有機(jī)鹽=(17.0?39.0): (21.0?30.0): (22.0?29.0): (18.0?24.0)重量份；所述的陽(yáng)離子表面活性劑是十四烷基三甲基氯化銨或十四烷基三甲基溴化銨；所述的烷基硫酸鈉是十六烷基硫酸鈉或十二烷基硫酸鈉；所述的有機(jī)鹽是苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、水楊酸鈉或水楊酸鉀。
[0011]本發(fā)明的目的之二可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0012]多組分滑溜水減阻劑的制備方法按如下步驟進(jìn)行:
[0013]a.先將180?230毫升重量濃度為0.3?0.8%的過(guò)硫酸銨溶液和15?25克丙烯酰胺加入反應(yīng)容器中，然后緩慢通入氮?dú)猓瑪嚢柘录訜嶂练磻?yīng)容器內(nèi)物質(zhì)溫度達(dá)到75?85 0C ；
[0014]b.取47.0?63.0克丙烯酰胺、5.0?18.0克N-乙烯基吡咯烷酮、7.0?20.0克苯乙烯磺酸鈉加入反應(yīng)容器中，再向反應(yīng)容器中緩慢加入45?55毫升重量濃度為4.0?6.0 %的過(guò)硫酸銨溶液，90?98°C下回流50?70分鐘，然后將反應(yīng)產(chǎn)物置于石油醚中沉淀；
[0015]c.將b步驟的沉淀物晾干，然后于40?60°C烘箱中烘至恒重，得主成分；
[0016]d.取17.0?39.0克陽(yáng)離子表面活性劑、21.0?30.0克尿素、22.0?29.0克烷基硫酸鈉和18.0?24.0克有機(jī)鹽混勻，得助溶成分；
[0017]e.取c步驟的主成分和d步驟的助溶成分，按照主成分:助溶成分=(7.5?8.5): (1.5?2.5)重量份配比混勻，得產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明的目的之二還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0019]多組分滑溜水減阻劑的制備方法按如下步驟進(jìn)行:
[0020]a.先將200毫升重量濃度為0.5 %的過(guò)硫酸銨溶液和20克丙烯酰胺加入反應(yīng)容器中，然后緩慢通入氮?dú)猓瑪嚢柘录訜嶂练磻?yīng)容器內(nèi)物質(zhì)溫度達(dá)到80°C ；
[0021]b.取55克丙烯酰胺、11.5克N-乙烯基吡咯烷酮、13.5克苯乙烯磺酸鈉加入反應(yīng)容器中，再向反應(yīng)容器中緩慢加入55毫升重量濃度為5.0%的過(guò)硫酸銨溶液，95°C下回流60分鐘，然后將反應(yīng)產(chǎn)物置于石油醚中沉淀；
[0022]c.將b步驟的沉淀物晾干，然后于50°C烘箱中烘至恒重，得主成分；
[0023]d.取28.0克陽(yáng)離子表面活性劑、25.0克尿素、25.0克烷基硫酸鈉和21.0克有機(jī)鹽混勻，得助溶成分；
[0024]e.取c步驟的主成分和d步驟的助溶成分，按照主成分:助溶成分=8.0:2.0重量份配比混勻，得產(chǎn)品。由實(shí)驗(yàn)對(duì)比得之，按照該制備方法制得的產(chǎn)品成本最低，減阻效果和綜合性能最好。
[0025]減阻劑包括減阻劑主成分和減阻劑助溶成分兩部分。減阻劑主成分和減阻劑助溶成分均具有減阻能力。復(fù)配之后，表面活性劑成分在溶解時(shí)可以吸附在高分子長(zhǎng)鏈上，阻止了高分子鏈的纏結(jié)，因此復(fù)配后不僅僅可以提高減阻劑的溶解速度，同時(shí)總體的減阻能力得到了增強(qiáng)。助溶劑成分中的陽(yáng)離子表面活性劑成分與其中的有機(jī)鹽則可以自組裝成蠕蟲(chóng)狀的網(wǎng)狀膠束。這種自組裝形成的網(wǎng)狀膠束與高分子鏈混合編織在一起，在受到剪切破壞后，可以通過(guò)分子間作用力快速的自我修復(fù)，因而抗剪切能力優(yōu)于單一的水溶性高聚物減阻劑。同時(shí)復(fù)配后的減阻劑成本低于單純的表面活性劑減阻劑。
[0026]所述的使用方法為直接將重量份數(shù)為0.06%的減阻劑溶解于水中，最佳湍流減阻效果可達(dá)到90%。
[0027]本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑有高效減阻的優(yōu)點(diǎn)，僅需要很少的添加比例就可以達(dá)到很好的減阻效果，重量份數(shù)為0.06%的減阻劑溶解于水中，可以達(dá)到90%的湍流減阻效果；本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑有速溶的特點(diǎn)，配制600ppm的減阻劑水溶液，10分鐘之內(nèi)即可溶解完全；本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑有抗剪切能力強(qiáng)的特點(diǎn)，140°C下，170S-1連續(xù)剪切60min，減阻劑的減阻效率下降不到10%，仍可以保持80%以上的高減阻效率；本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑適用的溫度范圍廣，為5°C -200°C ;本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑有抗鹽的特點(diǎn)，可以適用于高鹽環(huán)境下的水力輸送，在50000ppm的氯化鉀鹽水中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%的減阻劑添加量，仍可保持80%以上的減阻效率；本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑有良好的綜合性能。
[0028]總之，本發(fā)明的多組分滑溜水減阻劑有極好的溶解性；極高的耐溫性，耐溫可達(dá)2000C ;極強(qiáng)的抗剪切能力；極好的流動(dòng)性，摩阻很小，減阻率可達(dá)90% ;與儲(chǔ)層流體及常用壓裂液添加劑具有良好的配伍性；對(duì)井下工具及管柱具有極低的腐蝕性；應(yīng)用廣泛；成本低。
【具體實(shí)施方式】
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[0029]實(shí)施例1:
[0030]一種多組分滑溜水減阻劑的制備方法按如下步驟進(jìn)行:
[0031]a.先將180毫升重量濃度為0.8%的過(guò)硫酸銨溶液和15克丙烯酰胺加入反應(yīng)容器中，然后緩慢通入氮?dú)?，攪拌下加熱至反?yīng)容器內(nèi)物質(zhì)溫度達(dá)到85°C ；
[0032]b.取47.0克丙烯酰胺、18.0克N-乙烯基吡咯烷酮、7.0克苯乙烯磺酸鈉加入反應(yīng)容器中，再向反應(yīng)容器中緩慢加入55毫升重量濃度