制备减阻剂用稳定剂和页岩气压裂用减阻剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及页岩气开采压裂增产领域，公开了一种制备减阻剂用稳定剂，该稳定剂中含有式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；以所述稳定剂的总重量为基准，所述式(2)所示的结构单元的含量为0.001-0.1重量％。本发明专利技术提供的页岩气压裂用减阻剂具有减阻效率和抗剪切性能高，稳定性好、粘度低、流动性好、溶解速度快且环保的优点。 。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及页岩气开采压裂增产领域，具体地，涉及一种制备减阻剂用稳定剂及其制备方法、一种页岩气压裂用减阻剂的制备方法以及由该方法制备得到的页岩气压裂用减阻剂。
技术介绍
页岩气资源非常丰富，然而由于页岩基质的渗透率很低(一般小于1mD)，开发技术难度很大，90％以上的页岩气井需要经过压裂改造才能获得比较理想的产量。目前，页岩气压裂增产作业常采用减阻水进行压裂增产作业。减阻水压裂是在水中加入少量压裂液减阻剂、助排剂、杀菌剂等添加剂作为压裂液进行的压裂作业。与凝胶压裂液不同，减阻水压裂能明显降低压裂成本，减小地层伤害，而且能够获得凝胶压裂不能实现的体积压裂，从而提高页岩气的开采产量。由于天然高分子在酸性条件下因降解而失去减阻性能，目前使用的减阻剂主要是一些合成高分子聚合物，CN103820099A公开了一种酸液减阻剂及其制备方法，它是由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和长链阳离子单体在水溶液中聚合、烘干、粉碎制备，在应用时，减阻剂溶解时间长达1-2h，无法满足页岩气压裂大排量、大流量在线配制的需要。CN103694984A公开了一种页岩气酸化压裂减阻剂及其制备方法，该减阻剂通过反相乳液方法制备，反相乳液中含有大量的有机溶剂和表面活性剂，这种压裂液减阻剂注入地层后会造成地下水的污染，无法满足环保的要求。CN102977877A也公开了一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，它是在盐水溶液中，在分散剂的保护下通过自由基引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠三种单体进行无规共聚得到的页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，该方法不含有机溶剂，对环境友好，但由于有效含量低导致使用浓度需要达到0.2％才具有较好的降阻性能，而且2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠在盐水中有一定的溶解性导致制备出的乳液粘度大，不利于实际应用。因此，本领域内亟需找到一种能够克服现有技术缺陷的新的页岩气压裂用减阻剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种减阻效率和抗剪切性能高，稳定性好、粘度低、流动性好、溶解速度快且环保的新的页岩气压裂用减阻剂。本专利技术的研究者经过实验发现：在水包水乳液聚合过程中，稳定剂对聚合得到的乳液粘度有着重要的影响，聚合过程中盐水中的聚丙烯酰胺聚合物析出成粒子后，稳定剂一部分通过物理作用吸附在粒子上，另一部分伸向水溶液中，从而在粒子表面形成一层水化吸附层，通过电荷排斥以及空间位阻效应，保护胶粒不聚结，使粒子稳定地悬浮在水溶液中。但这种物理吸附的方式在乳液经过机械搅拌过程或长时间放置后稳定剂会从粒子表面脱离，造成粒子间聚结，导致粘度迅速上升，甚至导致产品无法使用。本专利技术的专利技术人基于上述研究发现并进行创造性的研究后完成了本专利技术的技术方案。第一方面，本专利技术提供一种制备减阻剂用稳定剂，该稳定剂中含有式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；以所述稳定剂的总重量为基准，所述式(2)所示的结构单元的含量为0.001-0.1重量％。第二方面，本专利技术提供一种制备减阻剂用稳定剂的制备方法，该方法包括：在溶剂存在下、在碱性条件下，将含有式(1)所示的结构单元的聚合物与单体A进行混合反应，所述单体A具有式(3)所示的结构，且含有式(1)所示的结构单元的聚合物与单体A的用量重量比为1：10-5-10-3，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；X为卤素；优选R1为H；n为1；X为氯。第三方面，本专利技术提供一种页岩气压裂用减阻剂的制备方法，该方法包括：在烯烃的溶液聚合反应条件下、在引发剂存在下，将聚合单体、稳定剂、无机盐和螯合剂在水中进行聚合反应，其中，所述稳定剂为本专利技术所述的稳定剂。第四方面，本专利技术提供由本专利技术的上述页岩气压裂用减阻剂的制备方法制备得到的页岩气压裂用减阻剂。本专利技术的方法通过在稳定剂中引入少量双链单元，将稳定剂通过接枝及物理吸附两种方式锚定在聚合物粒子上，使稳定剂不能从粒子表面脱离，从而得到存放时间长、粘度低的环保型页岩气压裂用减阻剂。本专利技术提供的压裂减阻剂具有极好的稳定性，极佳的流动性和良好的环保性能；在室温下可以稳定储存12个月以上；减阻效果明显，0.1重量％的减阻剂水溶液的减阻率可高达75％以上；压裂用减阻剂以水为反应介质降低了生产成本便宜、原料易得、速溶效果好。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，所述1-4的整数包括1、2、3和4。在本专利技术中，所述卤素包括氟、氯、溴和碘。第一方面，本专利技术提供了一种制备减阻剂用稳定剂，该稳定剂中含有式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；以所述稳定剂的总重量为基准，所述式(2)所示的结构单元的含量为0.001-0.1重量％。优选情况下，在本专利技术中，R1为H、甲基、乙基或正丙基；n为1、2或3。更加优选情况下，在本专利技术中，R1为H、甲基或乙基；n为1或2。特别优选情况下，在本专利技术中，R1为H；n为1。第二方面，本专利技术提供了一种制备减阻剂用稳定剂的制备方法，该方法包括：在溶剂存在下、在碱性条件下，将含有式(1)所示的结构单元的聚合物与单体A进行混合反应，所述单体A具有式(3)所示的结构，且含有式(1)所示的结构单元的聚合物与单体A的用量重量比为1：10-5-10-3，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；X为卤素。优选情况下，在本专利技术中，R1为H；n为1；X为氯。在本专利技术中，需要特别说明的是，所述稳定剂的制备方法中涉及的稳定剂的相关定义均与本专利技术的前述定义相同，为了避免重复，本专利技术在此不再赘述。在本专利技术中，优选所述混合反应的条件包括：反应温度为50-95℃，反应时间为3-10h，pH值为8-12。在本专利技术中，更加优选所述混合反应的条件包括：反应温度为60-85℃，反应时间为4-8h，pH值为9-11。在本专利技术中，所述溶剂优选为水。第三方面，本专利技术提供了一种页岩气压裂用减阻剂的制备方法，该方法包括：在烯烃的溶液聚合反应条件下、在引发剂存在下，将聚合单体、稳定剂、无机盐和螯合剂在水中进行聚合反应，其中，所述稳定剂为本专利技术所述的稳定剂。在本专利技术中，优选所述聚合反应为无规共聚反应。在本专利技术中，需要特别说明的是，所述页岩气压裂用减阻剂的制备方法中涉及的稳定剂的相关定义均与本专利技术的前述定义相同，为了避免重复，本专利技术在此不再赘述。在本专利技术中，优选所述引发剂选自偶氮引发剂和氧化还原引发剂；所述偶氮引发剂选自偶氮二异丁腈、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮二异丁基脒盐酸盐和偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐中的至少一种；所述氧化还原引发剂包括氧化剂和还原剂，所述氧化剂与所述还原剂的摩尔比为0.1-10:1，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和过氧化氢中的至少一种，所述还原剂为无机还原剂和/或有机还原剂，所述无机还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、雕白粉、硫代硫酸钠、硫酸亚铁和保险本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备减阻剂用稳定剂，该稳定剂中含有式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1‑4的整数；以所述稳定剂的总重量为基准，所述式(2)所示的结构单元的含量为0.001‑0.1重量％。

【技术特征摘要】
1.一种制备减阻剂用稳定剂，该稳定剂中含有式(1)所示的结构单元和式(2)所示的结构单元，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；以所述稳定剂的总重量为基准，所述式(2)所示的结构单元的含量为0.001-0.1重量％。2.根据权利要求1所述的稳定剂，其中，R1为H；n为1。3.一种制备减阻剂用稳定剂的制备方法，其中，该方法包括：在溶剂存在下、在碱性条件下，将含有式(1)所示的结构单元的聚合物与单体A进行混合反应，所述单体A具有式(3)所示的结构，且含有式(1)所示的结构单元的聚合物与单体A的用量重量比为1：10-5-10-3，其中，R1为H、甲基、乙基、正丙基或异丙基；n为1-4的整数；X为卤素；优选R1为H；n为1；X为氯。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述混合反应的条件包括：反应温度为50-95℃，反应时间为3-10h，pH值为8-12。5.一种页岩气压裂用减阻剂的制备方法，该方法包括：在烯烃的溶液聚合反应条件下、在引发剂存在下，将聚合单体、稳定剂、无机盐和螯合剂在水中进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文龙，伊卓，方昭，刘希，杜超，祝纶宇，胡晓娜，
申请(专利权)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北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11