一种耐温型聚丙烯酰胺降阻剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于压裂降阻剂，尤其为一种耐温型聚丙烯酰胺降阻剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、滑溜水压裂技术在页岩气开发等领域有广泛的应用，压裂液中主要含有表面活性剂、降阻剂、黏土稳定剂等助剂，其中降阻剂对压裂液的性能有很大影响，滑溜水压裂液通过管柱高速泵入地层时，压裂液与管壁之间存在较大的摩擦阻力，会提高能量损耗，因此发展高性能的降阻剂是研究热点。降阻剂主要有聚丙烯酰胺类、瓜胶衍生物、黏弹性表面活性剂等降阻剂。

2、聚丙烯酰胺的成本较低，配制简单、降阻效果良好，已经取得了很好的实际应用。但是聚丙烯酰胺降阻剂的耐剪切性能较差，分子链较容易断裂，导致聚合物的分子量降低，会影响其降阻效果。开发耐温、抗盐、抗剪切的聚丙烯酰胺降阻剂是研究热点。通常利用功能性单体，如n-乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸等，与丙烯酰胺进行共聚，可以改善聚丙烯酰胺降阻剂的耐温抗盐等性能。

技术实现思路

1、本发明解决了聚丙烯酰胺降阻剂耐温、抗盐等性能较差的问题。

2、技术方案：一种耐温型聚丙烯酰胺降阻剂，包括如下原料，摩尔比例为(94-99):(1-6):(0.06-0.075)的丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸钠、偶氮二异丁脒盐酸盐，以及表面活性剂。

3、含氟丙烯酰胺磺酸钠具有如下式(1)的结构式：

4、其中n为5、6或7。

5、优选的，表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

6、优选的，耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法：向去离子水中加入丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸钠、表面活性剂，搅拌混匀后加热至反应温度，在氮气气氛中加入偶氮二异丁脒盐酸盐，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤，乙醇洗涤并干燥，制得耐温型聚丙烯酰胺降阻剂。

7、优选的，反应温度为50-65℃，反应时间为4-8h。

8、优选的，含氟丙烯酸酯磺酸钠的制备方法为：

9、s1、向乙腈中加入摩尔比例为1:(1-1.2):(1.8-2.5)的1,7-双-boc-1,4,7-三氮杂庚烷、2-溴乙基丙烯酸酯、碳酸钾，加热至40-70℃，冷却后过滤，滤液进行旋转蒸发，然后将产物溶解到二氯甲烷和三氟乙酸中，搅拌反应3-4h，旋转蒸发，加入饱和碳酸氢钠，乙酸乙酯，萃取分离，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋转蒸发，干燥，制得中间体1。反应式如下：

10、

11、s2、向1,4-二氧六环中加入去离子水、氢氧化钠、中间体1，混匀后加入1,4-丁烷磺内酯，其中氢氧化钠、中间体1、1,4-丁烷磺内酯的摩尔比为(2-2.2):1:(2-2.2)，加热至65-75℃，反应5-8h，加入盐酸调节溶液ph至中性，过滤后将滤液旋转蒸发，干燥，制得中间体2。反应式为：

12、

13、s3、向三氯甲烷中加入摩尔比为1:(2.2-2.6):(2.3-2.8)的中间体2、

14、全氟酰氯化合物、三乙胺，室温下反应24-36h，加入去离子水，萃取分离，

15、有机相用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋转蒸发，干燥，制得含氟丙烯酸

16、酯磺酸钠。反应式为：

17、

18、优选的，全氟酰氯化合物的结构式为其中n为5、6或7

19、优选的，耐温型聚丙烯酰胺降阻剂在压裂液降阻剂中的应用。

20、技术效果是：本发明利用含氟丙烯酸酯磺酸钠作为功能性单体，和丙烯

21、酰胺聚合反应，得到的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂含有双磺酸盐基团和双全氟

22、碳链结构，磺酸盐可以为聚丙烯酰胺分子链提供负电荷，并且形成较大的侧

23、基，具有更大的水动力学体积，可以使聚丙烯酰胺分子链不易发生蜷曲，从

24、而表现出优异的耐盐抗剪切效果。

25、本发明的含氟丙烯酸酯磺酸钠含有的全氟碳链基团具有很强的热稳定性，可以提高聚丙烯酰胺的耐热性，在高温下分子链不易分解，并且全氟碳链基团之间可以形成很强的疏水缔合作用，可以进一步提高降阻剂的抗剪切性能。本发明制备的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的降阻率达到68.7-77.3％，降租效果好，在页岩气储层的压裂技术方面有很好的实际应用。

技术特征：

1.一种耐温型聚丙烯酰胺降阻剂，其特征在于，所述耐温型聚丙烯酰胺降阻剂包括如下原料，摩尔比例为(94-99):(1-6):(0.06-0.075)的丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸钠、偶氮二异丁脒盐酸盐，以及表面活性剂；

2.根据权利要求1所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

3.一种如权利要求1或2所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：向去离子水中加入丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸钠、表面活性剂，搅拌混匀后加热至反应温度，在氮气气氛中加入偶氮二异丁脒盐酸盐，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤，乙醇洗涤并干燥，制得耐温型聚丙烯酰胺降阻剂。

4.根据权利要求3所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述反应温度为50-65℃，反应时间为4-8h。

5.根据权利要求3所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯磺酸钠的制备方法为：

6.根据权利要求4所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述s2中氢氧化钠、中间体1、1,4-丁烷磺内酯的摩尔比为(2-2.2):1:(2-2.2)。

7.根据权利要求4所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述s2中反应温度为65-75℃，反应时间为5-8h。

8.根据权利要求4所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述s3中，中间体2、全氟酰氯化合物、三乙胺的摩尔比为1:(2.2-2.6):(2.3-2.8)。

9.根据权利要求4所述的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂的制备方法，其特征在于，所述全氟酰氯化合物的结构式为其中n为5、6或7。

10.一种如权利要求4-8任一项所述的制备方法制得的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂在压裂液降阻剂中的应用。

技术总结本发明属于压裂降阻剂技术领域，尤其为一种耐温型聚丙烯酰胺降阻剂及其制备方法和应用，原料包括摩尔比例为(94‑99):(1‑6):(0.06‑0.075)的丙烯酰胺、含氟丙烯酸酯磺酸钠、偶氮二异丁脒盐酸盐；本发明的耐温型聚丙烯酰胺降阻剂含有双磺酸盐基团和双全氟碳链结构，磺酸盐可以为聚丙烯酰胺分子链提供负电荷，具有更大的水动力学体积，可以使聚丙烯酰胺分子链不易发生蜷曲，表现出优异的耐盐抗剪切效果。含氟丙烯酸酯磺酸钠含有的全氟碳链基团具有很强的热稳定性，可以提高耐热性和抗剪切性能。在页岩气储层的压裂技术方面有很好的实际应用。技术研发人员：贾增存,张建锋受保护的技术使用者：新疆力科石油化工技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10