一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物、制备方法及乳液型水基压裂液减阻剂的制作方法_2

文档序号:9837456阅读:来源:国知局
t;10,CKz< 16,叉、:7、2不同时为0;
[0045] 2)将步骤1)所得水相加入步骤2)所得油相中,搅拌使其乳化后,加入引发剂进行 聚合,再加入反相表面活性剂,即得。
[0046] 进一步的,可以同时加入反相表面活性剂作为交联剂调整滑溜水/冻胶压裂液的 表观粘度;由于加入的是反相表面活性剂交联剂,返排液中为降解后的减阻剂和表面活性 剂,经过简单的分离即可再次使用,或者与清水按照一定比例混合后再次使用,具有良好的 经济效益和环境效益。
【附图说明】
[0047] 图1为实施例1-4和对比例所得减阻剂的减阻率检测结果示意图。
【具体实施方式】
[0048]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0049] 实施例的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物,含有如下结构式:
[0050]
[0051] 其中,m、n、o、p为各结构单元的数量(摩尔量),m、n、o、p均为非零的自然数。
[0052] 实施例的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,包括下列步骤:
[0053] 1)在装有夹套的密闭反应器中,加入有机溶剂和乳化剂,开启搅拌器进行混合,通 氮气lOmin,得油相;
[0054] 将反应单体丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和双烯丙基聚醚加入水 中制成水溶液,用质量浓度为30%的氢氧化钠溶液调节体系的pH为7.0~7.5,通氮气 20min,得水相;其中,所述双烯丙基聚醚的结构式如下式VI所示:
[0055]
[0056]式VI中,E0为-〇CH2CH2-(环氧乙基),P0为-〇CH(CH3)CH2-(环氧丙基);0 < x〈55,0 < y<10,CKz< 16,叉、:7、2不同时为0;
[0057] 2)将步骤1)所得水相滴加加入密闭反应器的油相中,在20°C、1500rpm转速条件下 搅拌并通氮气30min,使体系乳化后,加入引发剂进行聚合,即得。
[0058] 将上述制备方法所得产品中加入反相表面活性剂,即得乳液型水基压裂液减阻 剂。
[0059]实施例1-4及对比例中各原料的种类及技术参数如表1所示。
[0060]表1实施例1-4中各原料的种类及技术参数
[0061]
[0062]
[0063] 表1中,双烯丙基聚醚(16E0)的分子式为:
[0064]
[0065] 双烯丙基聚醚(54.5E0)的分子式为:
[0066]
[0067] 双烯丙基聚醚(16E010P016E0)的分子式为:
[0068]
[0069] 实验例1
[0070 ]本实验例对实施例1-4和对比例所得减阻剂的减阻性能进彳丁检测。检测方法为,将 所得减阻剂加入清水中,使多元共聚物的质量百分含量为0.06%~0.15%,通过测试在清 水中加入减阻剂前后两点的压力差,计算减阻率进行减阻效果评价。减阻率的计算公式如 下:
[0071] (1);
[0072] χντ1 ^ ^ ro--不 tt 八 WPiUim·目'段的摩阻压降,MPa;
[0073] Δ PDR-一注入减阻剂后相同输量下管段的摩阻压降,MPa。
[0074] 将实施例1-4和对比例所得减阻剂加入清水中,使多元共聚物的质量百分含量为 0.08%时,检测结果如图1所示。
[0075] 从图1可以看出,与对比例相比,实施例1-4所得减阻剂随着排流量的增加,减阻率 增加明显,最高达到70%~75%。实验结果表明,本发明的减阻剂在多元共聚物的线性结构 中引入柔性链段后,减阻率得到显著提高,具有优异的减阻性能。
[0076] 实验例2
[0077] 本实验例对实施例1-4和对比例所得减阻剂的破胶性能进行检测。检测方法为,将 所得减阻剂加入清水中,使多元共聚物的质量百分含量为0.12%,得混合物;分别称取100g 所得混合物,加入〇. 5g质量浓度为10 %的过硫酸铵溶液,放置在设定温度下,测试体系表观 粘度的变化,用于评价破胶性能。测试结果如表2所示。
[0078] 表2实施例1-4和对比例所得减阻剂的破胶性能检测结果
[0079]
[0080] 从表2可以看出,与对比例相比,实施例1-4所得减阻剂的初始表观粘度比较大,随 时间的表观粘度降低快。实验结果表明,本发明的减阻剂中在多元共聚物的线性结构中引 入柔性链段后,初始表观粘度增加,破胶速度加快,具有优异的破胶性能。
【主权项】
1. 一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物,其特征在于:该多元共聚物含有式I~式IV所 示的四种结构单元:式 IV中,E0为-0CH2CH2-,P0为-0CH(CH3)CH2-;0 < x〈55,0 <y<10,0<z< 16,x、y、z不同 时为0。2. 根据权利要求1所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物,其特征在于:该多元共聚物 含有如下结构式:其中,m、n、o、p为各结构单元的数量,m、n、o、p均为非零的自然数。3. -种如权利要求1所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,其特征在于: 包括下列步骤: 1)将有机溶剂与乳化剂混合,得油相;将反应单体加入水中制成水溶液,用氢氧化钠调 节pH为7.0~7.5,得水相;所述反应单体为丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和 双烯丙基聚醚;其中,所述双烯丙基聚醚的结构式如下式VI所示: CH2 = CH-CH2- (EO) X- (PO) y- (EO) Z-O-CH2-CH=CH2 式VI; 式 VI 中,E0 为-OCH2CH2-,P0 为 _0CH( CH3) CH2- ;0<叉〈55,0<7<10,0<2<16,叉、7、2不同 时为〇; 2)将步骤1)所得水相加入步骤2)所得油相中,搅拌使其乳化后,加入引发剂进行聚合, 即得。4. 根据权利要求3所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,其特征在于:步 骤1)中,所述有机溶剂为环己烷、煤油、白油中的任意一种或组合。5. 根据权利要求3所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,其特征在于:步 骤1)中,所述乳化剂为失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯缩水山梨醇 单油酸酯、hypermer 1083、hypermer 1031中的任意一种或组合。6. 根据权利要求3所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,其特征在于:步 骤1)所述反应单体中,丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与双烯丙基聚醚的质 量比为100:8~30:5~30:1~15。7. 根据权利要求3所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,其特征在于:步 骤2)中,将水相加入油相时,反应单体与有机溶剂的质量比为30~35:25~35。8. 根据权利要求3所述的丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法,其特征在于:步 骤2)中,所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾与亚硫酸氢钠或吊白块组成的氧化还原引发体 系。9. 一种乳液型水基压裂液减阻剂,其特征在于:含有权利要求1所述的丙烯酰胺/丙烯 酸钠多元共聚物。10. 根据权利要求9所述的乳液型水基压裂液减阻剂,其特征在于:还含有反相表面活 性剂,所述反相表面活性剂为聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、脂肪醇聚乙烯醚、壬基酚聚氧乙 烯醚中的任意一种或组合。
【专利摘要】本发明公开了一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物、制备方法及乳液型水基压裂液减阻剂,该多元共聚物含有式I~式IV所示的四种结构单元;制备方法包括:1)将有机溶剂与乳化剂混合得油相;将反应单体加入水中制成水溶液,用氢氧化钠调节pH为7.0~7.5得水相;反应单体为丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和双烯丙基聚醚;2)将水相加入油相中搅拌使其乳化,加入引发剂进行聚合,即得。该多元共聚物作为减阻剂使用时,质量浓度为0.06%~0.15%,表观粘度为6~21mPa.s,减阻率≥65%,具有良好的减阻性能;同时初始表观粘度大,破胶速度加快,具有优异的破胶性能。
【IPC分类】C08F220/06, C08F2/32, C09K8/68, C09K8/88, C08F220/58, C08F283/06, C08F220/56
【公开号】CN105601840
【申请号】CN201610041659
【发明人】李克智, 李国锋, 乔国安, 程秋菊, 陈付虎, 梅洁, 姚昌宇, 高志军, 胡艾国, 郝以周, 唐勤, 刘伟华
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司石油工程技术研究院
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月21日
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