一種滑溜水減阻劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油壓裂液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滑溜水壓裂液用減阻劑及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頁(yè)巖氣是近年來(lái)潛力巨大的非常規(guī)天然氣資源，并已成為世界油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱 門領(lǐng)域。頁(yè)巖氣藏富含有機(jī)質(zhì)，是典型的自生自儲(chǔ)型氣藏。與常規(guī)天然氣藏相比，其中的天 然氣以游離氣和吸附氣為主賦存、原位飽和富集于頁(yè)巖儲(chǔ)集系統(tǒng)的微納米級(jí)孔一縫、礦物 顆粒表面，具有無(wú)明顯氣水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征，一般無(wú)自然產(chǎn)能，必 須通過(guò)壓裂工程才能形成工業(yè)生產(chǎn)能力，在壓裂過(guò)程中，隨著排量的提高，工作液在管線中 的摩擦阻力將成倍地增加，使施工的泵壓大部分消耗在克服管路摩阻上，實(shí)際作用于產(chǎn)層 的壓力不大；又因摩阻增大，排量難于提高，裂縫很難向前延伸，壓裂強(qiáng)度小，達(dá)不到深度壓 裂的目的。
[0003] 國(guó)外對(duì)于頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層的改造，主要采用滑溜水體系，減阻劑是滑溜水壓裂液中 最主要的添加劑，是滑溜水體系中的關(guān)鍵組分，在滑溜水體系中能夠大幅度降低摩阻，有效 減輕對(duì)壓裂施工設(shè)備的高壓要求，能夠增加對(duì)儲(chǔ)層巖石的凈壓力，改善壓裂施工效果。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)的減阻劑主要為常規(guī)儲(chǔ)層壓裂用水溶性減阻劑，具體有：天然瓜 膠（Guar Gum)、洋槐豆膠（Locust Bean Gum)、卡拉亞膠（Karaya Gum)、輕乙基纖維素 (Hydroxyethyl cellulose)、羧甲基纖維素鈉 （Sodium Carboxymethyl Cellulose)、聚氧 化乙烯（Polyethylene Oxide)、聚丙烯酞胺（PAM)等。而針對(duì)頁(yè)巖尤其是高溫儲(chǔ)層的壓裂 滑溜水體系中減阻劑的研究較少。目前使用的國(guó)外開(kāi)發(fā)的減阻劑耐溫性能均低于l〇〇°C，而 我國(guó)川東南地區(qū)的頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層溫度有的能達(dá)到ll〇°C，甚至更高。因此，開(kāi)發(fā)新型耐溫聚 合物作為頁(yè)巖壓裂液減阻劑是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種耐溫減阻劑及其制備方法，所述減阻劑可以應(yīng)用于石 油壓裂液領(lǐng)域。
[0006] 因此，本發(fā)明提供一種滑溜水減阻劑，所述減阻劑為由式I~式IV所示的四種結(jié) 構(gòu)單元構(gòu)成的無(wú)規(guī)共聚物。
[0007]
[0008] 在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述減阻劑為如式V所示的共聚物，其中，x、y、z和m為 四種結(jié)構(gòu)單元分別在所述共聚物中的質(zhì)量百分含量，且X為65-70%、y為6-10%、z為4-5%、 m 為 15-20%。
[0009]
[0010] 本發(fā)明還提供一種減阻劑的制備方法，原料包括以下質(zhì)量百分比的各組分： 20-40%的總單體，0. 03-0. 08%的引發(fā)體系，0. 01-0. 03%的掩蔽劑，其余為水；所述總單體包 括丙烯酰胺、丙烯酸、乙酸乙烯酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。優(yōu)選地，所述總單體在 原料中的質(zhì)量百分含量為20-30%。
[0011] 在一種【具體實(shí)施方式】中，所述引發(fā)體系包括過(guò)硫酸按、過(guò)硫酸鐘和亞硫酸氧納，各 組分質(zhì)量比例為2:2:1。所述掩蔽劑為乙二胺四乙酸二鈉。
[0012] 在另一種【具體實(shí)施方式】中，所述減阻劑的制備步驟如下：
[0013] 1)將引發(fā)體系和掩蔽劑分別配制成備用水溶液；2)在攪拌的條件下將掩蔽劑水 溶液加入到水中，然后加入上述四種原料單體和水，使其完全溶解，通氮?dú)獬酰?)加入 上述備用引發(fā)體系水溶液，攪拌，并抽真空以除去反應(yīng)體系中的氧氣；4)將反應(yīng)容器置于 30_50°C水浴中反應(yīng)4-6小時(shí)；5)將反應(yīng)得到的膠塊切碎，烘干至恒重，用粉粹機(jī)打碎即得 到所述減阻劑。
[0014] 本發(fā)明還提供所述減阻劑在石油壓裂液技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0015] 本發(fā)明所述減阻劑為由丙烯酰胺、丙烯酸、乙酸乙烯酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基 丙磺酸四種單體形成的共聚物，具有耐溫性好，與滑溜水其它各組分配伍性好，無(wú)絮狀物及 沉淀生成，能夠有效降低流體在管道及井筒內(nèi)的摩阻，即減阻率高的特點(diǎn)，其中室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條 件下降低摩阻60%以上，其作為減阻劑能夠改善壓裂施工效果，對(duì)頁(yè)巖尤其是高溫儲(chǔ)層的 壓裂滑溜水體系中的減阻劑是一個(gè)有益的補(bǔ)充。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下實(shí)施例中所使用的0. 15%的滑溜水均是指滑溜水中所用的減阻劑的質(zhì)量百 分含量為〇. 15%，而滑溜水中的其余添加劑(如助排劑）的組分及其含量并不受限制，可以是 現(xiàn)有技術(shù)中的所用的任意的滑溜水。另外，實(shí)施例1~5中使用的滑溜水的添加劑的成份 和含量均相同。
[0017] 實(shí)施例1
[0018] 本實(shí)施例為制備滑溜水減阻劑，反應(yīng)體系組成按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為：總單體20%、引 發(fā)體系0. 03%、掩蔽劑0. 01%、其余為清水。
[0019] 以制備Ikg反應(yīng)體系為例，制備方法為：
[0020] I )200rpm連續(xù)攪拌條件下，792g清水中加入2g5%的掩蔽劑水溶液，依次加入丙烯 酰胺140g、丙烯酸16g、乙酸乙烯酯Sg和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸36g，充分?jǐn)嚢柚敝?完全溶解。
[0021] 2)將反應(yīng)體系通氮?dú)獬?0分鐘，快速滴加5%過(guò)硫酸銨水溶液2. 4g、5%過(guò)硫酸 鉀水溶液2. 4g和5%亞硫酸氫鈉水溶液I. 2g，200rpm條件下攪拌30s，立即抽真空20min以 除去反應(yīng)體系中的氧氣。
[0022] 3)將反應(yīng)容器置于30°C水浴中反應(yīng)6小時(shí)。
[0023] 4)反應(yīng)得到的膠塊切碎，60°C烘干至恒重，用粉碎機(jī)打碎，即得到減阻劑。
[0024] 將本實(shí)施例中制備得到的減阻劑配制成0. 15%的滑溜水溶液，使用管路摩阻測(cè)定 裝置在常溫下檢測(cè)其不同剪切速率時(shí)的減阻率，結(jié)果見(jiàn)表1。
[0025] 表 1
[0026]
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 本實(shí)施例為制備滑溜水減阻劑，反應(yīng)體系組成按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為：總單體25%、引 發(fā)體系0. 05%、掩蔽劑0. 02%、其余為清水。
[0029] 以制備Ikg反應(yīng)體系為例,制備方法為：
[0030] l)200rpm連續(xù)攪拌條件下，736g清水中加入4g5%的掩蔽劑水溶液，依次加入丙烯 酰胺175g、丙烯酸20g、乙酸乙烯酯IOg和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸45g，充分?jǐn)嚢柚?至完全溶解。
[0031] 2)將反應(yīng)體系通氮?dú)獬?0分鐘，快速滴加5%過(guò)硫酸銨水溶液4g、5%過(guò)硫酸鉀 水溶液4g和5%亞硫酸氫鈉水溶液2g，200rpm條件下攪拌30s，立即抽真空2