頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種高分子聚合物減阻劑的制備方法，特別是一種頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的低碳能源，近年來越來越受到世界各國的重視，也將是我國“十三五”關(guān)注的重點(diǎn)。頁巖儲層具有低孔、低滲的特點(diǎn)，勘探開發(fā)難度大，大多數(shù)致密頁巖氣儲層需經(jīng)過體積改造才能獲得比較理想的產(chǎn)量。目前發(fā)達(dá)國家主要采用的是減阻水壓裂液體系，該體系聚合物含量低、易反排、成本低且對儲層損害小，已在多個地區(qū)已經(jīng)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
[0003]近年來，隨著我國多個大型頁巖氣藏的發(fā)現(xiàn)和國家對頁巖氣開采的重視，頁巖氣成為繼石油、天然氣之后的又一大熱門能源。因此未來我國對頁巖氣開采作業(yè)必將增多，對壓裂技術(shù)及壓裂液的需求也將逐步提高，而性能優(yōu)異的減阻水壓裂液體系勢必也會越來越被重視。減阻劑是在輸油管道體系中重要的添加劑，其性能決定了整個體系的應(yīng)用范圍。目前在頁巖氣開采用用減阻劑體系中，聚合物減阻劑因具有降阻性能高、使用濃度低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，在頁巖儲層的壓裂改造中得到大規(guī)模應(yīng)用，研究合成高聚物減阻劑的文獻(xiàn)很多。中國發(fā)明專利公開號為CN 104558404 A的專利報道了一種用于頁巖氣開采的疏水締合聚合物及其制備方法，以及該疏水締合聚合物在頁巖氣開采中作為減阻劑的應(yīng)用。該技術(shù)存在的主要問題是:①疏水締合聚合物中含有的堿金屬亞硫酸鹽、堿金屬亞硫酸氫等是一種具有二氧化硫的窒息氣味的有毒物質(zhì)，對環(huán)境有較嚴(yán)重的污染。②聚合物降阻率平均為60%-70%，還是偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的聚合物降阻率偏低、對環(huán)境有較嚴(yán)重污染的問題。
[0005]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法，該方法的具體步驟為:
①制備聚乙二醇雙丙烯酸酯；
②制備甲基丙烯酸氫化松香醇酯；
③在燒瓶中，加入5?1g聚乙二醇雙丙烯酸酯、15?20g甲基丙烯酸氫化松香醇酯、3?5g馬來酸酐、4?6g甲基丙稀磺酸鈉、3?5g丙稀酸丁酯和0.5?1.5g引發(fā)劑，在80?90 °C下反應(yīng)4?6h后，冷卻至室溫，用20%?40%的NaOH水溶液中和至PH=7?8，即可制得淡黃色溶液的頁巖氣開采用松香基減阻劑產(chǎn)品。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的步驟①的具體方法如下:
在燒瓶中，加入20?40g聚乙二醇-1000、5?1g 2-甲基丙烯酸、0.2?0.5g催化劑及
0.02?0.04g阻聚劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱到100?120°C反應(yīng)3?7h后，停止反應(yīng)，冷卻即得聚乙二醇雙丙烯酸酯。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的步驟②的具體方法如下:
將10?20g的氫化松香醇、2?3g吡啶和0.03?0.05g阻聚劑溶解在20?30g四氫呋喃中，加入3?5g甲基丙烯酰氯，于40?50°C下反應(yīng)5?7h，過濾除去吡啶鹽酸鹽，濾液經(jīng)蒸餾除去溶劑后得到甲基丙烯酸氫化松香醇酯。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的催化劑為對甲苯磺酸、三苯基膦、氨基磺酸、濃硫酸、多聚磷酸中的一種或幾種組合。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的阻聚劑為對苯二酚、對苯醌、對叔丁基鄰苯二酸的一種。
[0010]本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種。
[0011]由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明之頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
1.聚合物降阻率高:
由于本松香基減阻劑上有分子長鏈和柔性聚乙二醇鏈段，具有特定的粘彈性，可有效降低操作中的循環(huán)摩阻壓力，提高減阻劑的抗剪切性能。當(dāng)減阻劑濃度為0.01?0.3的％時降阻率達(dá)到80%以上，較常規(guī)丙烯酰胺共漿物降阻率(約為60%)有較大幅度的提高。
[0012]2.對環(huán)境污染小:
本發(fā)明的原料是5?1g聚乙二醇雙丙烯酸酯、15?20g甲基丙烯酸氫化松香醇酯、3?5g馬來酸酐、4?6g甲基丙稀磺酸鈉、3?5g丙稀酸丁酯和0.5?1.5g引發(fā)劑，即是以天然可再生資源一一松香及其衍生物為主要原料，其環(huán)境污染較小。
[0013]3.原料來源廣泛，價格相對低廉:
由于本發(fā)明是以天然可再生資源一一松香及其衍生物為主要原料，其原料來源廣泛，價格相對低廉。
[0014]4.工藝簡單:
本發(fā)明的生產(chǎn)成本低，工藝步驟簡單，有利于規(guī)?；a(chǎn)，易于在工業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
[0015]下面，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明之頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。
【具體實(shí)施方式】
[0016]—種頁巖氣開采用松香基減阻劑的制備方法，該方法的具體步驟為:
①制備聚乙二醇雙丙烯酸酯:在裝有回流冷凝管、分水器的250ml三口燒瓶中，加入20?40g聚乙二醇-1000、5?1g 2-甲基丙烯酸、0.2?0.5g催化劑及0.02?0.04g阻聚劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱到100?120°C反應(yīng)3?7h后，停止反應(yīng)，冷卻即得聚乙二醇雙丙烯酸酯；
②制備甲基丙烯酸氫化松香醇酯:將10?20g的氫化松香醇、2?3g吡啶和0.03?0.05g阻聚劑溶解在20?30g四氫呋喃中，加入3?5g甲基丙烯酰氯，于40?50°C下反應(yīng)5?7h，過濾除去吡啶鹽酸鹽，濾液經(jīng)蒸餾除去溶劑后得到甲基丙烯酸氫化松香醇酯；
③在裝有回流冷凝管、溫度計的250ml三口燒瓶中，加入5?1g聚乙二醇雙丙烯酸酯、15?20g甲基丙稀酸氫化松香醇酯、3?5g馬來酸酐、4?6g甲基丙稀磺酸鈉、3?5g丙稀酸丁酯和0.5?1.5g引發(fā)劑，在80?90 °C下反應(yīng)4?6h后，冷卻至室溫，用30%的NaOH水溶液中和至PH=7?8，即可制得淡黃色溶液的頁巖氣開采用松香基減阻劑產(chǎn)品。
[0017]以下是具體的實(shí)施例，在各實(shí)施例中，所用的主要原料為:2_甲基丙烯酸(化學(xué)純)，聚乙二醇-1000(化學(xué)純)，馬來酸酐(化學(xué)純)，氫化松香醇(工業(yè)級)，甲基丙烯酰氯(化學(xué)純)，甲基丙烯磺酸鈉(化學(xué)純)，丙烯酸丁酯(化學(xué)純)。
[0018]實(shí)施例一:
①在裝有回流冷凝管、分水器的250ml三口燒瓶中，加入20g聚乙二醇-1000、10g 2-甲基丙烯酸、0.5g對甲苯磺酸及0.02g對苯二酚，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱到100?120 °C反應(yīng)5h后，停止反應(yīng)，冷卻即得聚乙二醇雙丙烯酸酯。
[0019]②將1g的氫化松香醇、2g吡啶和0.03g對苯二酚溶解在20g四氫呋喃中，加入3g甲基丙烯酰氯，于40?50°C下反應(yīng)5h，過濾除去吡啶鹽酸鹽，濾液經(jīng)蒸餾除去溶劑后得到甲基丙烯酸氫化松香醇酯。
[0020]③在裝有回流冷凝管、溫度計的250ml三口燒瓶中，加入5g聚乙二醇雙丙烯酸酯、15g甲基丙稀酸氫化松香醇酯、3g馬來酸酐、4g甲基丙稀磺酸鈉、3g丙稀酸丁酯和0.5g過硫酸鉀，在80?90°C下反應(yīng)4h后，冷卻至室溫，用30%的NaOH水溶液中和至PH=7?8，即可制得淡黃色溶液的頁巖氣開采用松香基減阻劑產(chǎn)品。
[0021]經(jīng)試驗(yàn)，本實(shí)施例一制得的頁巖氣開采用松香基減阻劑產(chǎn)品，當(dāng)減阻劑濃度為0.2wt%時降阻率達(dá)到74%以上，較常規(guī)丙烯酰胺共漿物降阻率(約為60%)提高了 23.3%。
[0022]實(shí)施例二:
①在裝有回流冷凝管、分水器的250ml三口燒瓶中，加入40g聚乙二醇-1000、5g 2-甲基丙烯酸、0.2g對甲苯磺酸及0.03g對苯二酚，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱到100?120 °C反應(yīng)7h后，停止反應(yīng)，冷卻即得聚乙二醇雙丙烯酸酯。
[0023]②將15g的