一種壓裂液減阻劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓裂液減阻劑及其制備方法，該壓裂液減阻劑含有水溶性單體形成的聚合物、穩(wěn)定劑、水溶性無機鹽和去離子水，其中，所述壓裂液減阻劑不包含有機溶劑和表面活性劑，所述水溶性單體為丙烯酰胺和陰離子單體，所述穩(wěn)定劑為聚噁唑啉，其結(jié)構(gòu)式如下：其中，R為H或C1-C8的烷基；優(yōu)選地，R為H或C1-C3的烷基；更優(yōu)選地，R為H或甲基；n為1000-10000之間的整數(shù)；本發(fā)明提供的壓裂液減阻劑具有良好的環(huán)保性能，在室溫下可以穩(wěn)定儲存12個月以上，且減阻效果明顯，減阻率可高達(dá)77.8%，壓裂液減阻劑成本便宜、原料易得以及速溶效果好，在清水以及NaCl中的溶解時間不超過10分鐘。
【專利說明】一種壓裂液減阻劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種壓裂液減阻劑及其制備方法，具體地，涉及一種頁巖氣藏壓裂施 工中用到的壓裂液減阻劑及其制備方法，屬于頁巖氣開采壓裂增產(chǎn)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 頁巖氣非常豐富，但因為頁巖基質(zhì)滲透率很低(一般小于lmD)，開發(fā)技術(shù)難度很 大，90%以上的頁巖氣井需要經(jīng)過壓裂改造才能獲得比較理想的產(chǎn)量。壓裂是在高壓條件 下，將地層壓開，形成裂縫的過程。在壓裂過程中，需要用支撐劑將裂縫支撐起來，以利于地 層中井的石油及氣體烴的生產(chǎn)。支撐劑的施用需要用高粘度的壓裂液來攜帶，壓裂液是壓 裂過程中的工作液，壓裂液由高壓泵注設(shè)備的增壓后通過管柱高速泵入地層，油田上常用 的壓裂液是以天然高分子或合成聚合物為增稠劑。但對頁巖氣壓裂增產(chǎn)作業(yè)，采用這種壓 裂方式不僅成本高，而且壓裂液對地層的傷害性也比較大。
[0003] 目前，頁巖氣壓裂增產(chǎn)作業(yè)常采用減阻水進(jìn)行壓裂增產(chǎn)作業(yè)。減阻水壓裂是在水 中加入少量壓裂液減阻劑、助排劑、殺菌劑等添加劑作為壓裂液進(jìn)行的壓裂作業(yè)，與凝膠壓 裂液不同，減阻水壓裂能明顯降低壓裂成本，減小地層傷害，而且能夠獲得凝膠壓裂不能實 現(xiàn)的體積壓裂，從而提高頁巖氣的開采產(chǎn)量。減阻水中常用的壓裂液減阻劑主要為胍膠和 反相乳液聚丙烯酰胺類聚合物，胍膠壓裂液減阻劑溶解時間較長，一般在10_30min，無法滿 足頁巖氣壓裂大排量、大流量在線配制的需要；反相乳液聚丙烯酰胺類聚合物這種壓裂液 減阻劑雖然溶解速度比較快，一般在5-15min，但由于反相乳液聚丙烯酰胺中含有大量的有 機溶劑和表面活性劑，這種壓裂液減阻劑注入地層后會造成地下水的污染，無法滿足環(huán)保 的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中用于頁巖氣藏壓裂施工中用到的壓裂液減阻 劑存在的污染環(huán)境、溶解速度低、減阻性能低以及成本高等缺點，提供一種新型的用于頁巖 氣藏壓裂施工中用到的壓裂液減阻劑及其制備方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種壓裂液減阻劑，該壓裂液減阻劑含有水溶 性單體形成的聚合物、穩(wěn)定劑、水溶性無機鹽和去離子水，其中，所述壓裂液減阻劑不包含 有機溶劑和表面活性劑，所述水溶性單體為丙烯酰胺和陰離子單體，所述穩(wěn)定劑為聚噁唑 啉，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種壓裂液減阻劑，該壓裂液減阻劑含有水溶性單體形成的聚合物、穩(wěn)定劑、水溶性 無機鹽和去離子水，其特征在于，所述壓裂液減阻劑不包含有機溶劑和表面活性劑，所述水 溶性單體為丙烯酰胺和陰離子單體，所述穩(wěn)定劑為聚噁唑啉，其結(jié)構(gòu)式如下：
其中，R為H或C1-C8的烷基；優(yōu)選地，R為H或C1-C3的烷基；更優(yōu)選地，R為H或甲基； η為1000-10000之間的整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液減阻劑，其中，以所述壓裂液減阻劑的總重量為基準(zhǔn)， 所述水溶性單體形成的聚合物的含量為8-30wt%，優(yōu)選為15-25wt% ;所述水溶性無機鹽的 含量為l〇-35wt%，優(yōu)選為25-30wt% ;所述穩(wěn)定劑的含量為0· l-2wt%，優(yōu)選為0· 5-lwt% ;所 述去離子水的含量為33-81. 9wt%，優(yōu)選為44-59. 5wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液減阻劑，其中，在所述水溶性單體中，以所述水溶性單 體的總重量為基準(zhǔn)，所述丙烯酰胺的含量為60-90wt%，優(yōu)選為70-80wt% ;所述陰離子單體 的含量為10_40wt%，優(yōu)選為20-30wt%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的壓裂液減阻劑，其中，所述陰離子單體為丙烯酸、甲基丙 烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸以及它們的水溶性鹽中的至少一種；優(yōu)選地，所述陰離子單體 為丙烯酸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓裂液減阻劑，其中，所述水溶性無機鹽為鈉鹽、銨鹽和 鎂鹽中的至少一種；優(yōu)選地，所述水溶性無機鹽為硫酸銨、硫酸鈉和硫酸鎂中的至少一種。
6. -種制備壓裂液減阻劑的方法，該方法包括以下步驟： (1) 將水溶性單體、水溶性無機鹽、穩(wěn)定劑、去離子水、氧化劑和偶氮類引發(fā)劑混合，將 得到的混合液體的PH值調(diào)節(jié)至3-7 ; (2) 在氮氣氣氛下，將步驟（1)得到的經(jīng)過調(diào)節(jié)pH值的溶液與還原劑混合并進(jìn)行聚合 反應(yīng)； 其中，所述水溶性單體為丙烯酰胺和陰離子單體，所述穩(wěn)定劑為聚噁唑啉，其結(jié)構(gòu)式如 下：
其中，R為H或C1-C8的烷基；優(yōu)選地，R為H或C1-C3的烷基；更優(yōu)選地，R為H或甲基； η為1000-10000之間的整數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，以最終制備的壓裂液減阻劑的總重量為基準(zhǔn)，所 述水溶性單體的用量為8-30wt%，優(yōu)選為15-25wt% ;所述水溶性無機鹽的用量為10-35wt%， 優(yōu)選為25-30wt% ;所述穩(wěn)定劑的用量為0. l-2wt%，優(yōu)選為0. 5-lwt% ;所述去離子水的用量 為 33-81. 9wt%，優(yōu)選為 44-59. 5wt%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述水溶性單體中，以所述水溶性單體的總重 量為基準(zhǔn)，所述丙烯酰胺的含量為60-90wt%，優(yōu)選為70-80wt% ;所述陰離子單體的含量為 10-40wt%，優(yōu)選為 20-30wt%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的方法，其中，所述陰離子單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康 酸、馬來酸、富馬酸以及它們的水溶性鹽中的至少一種；優(yōu)選地，所述陰離子單體為丙烯酸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，所述水溶性無機鹽為鈉鹽、銨鹽和鎂鹽中的 至少一種；優(yōu)選地，所述水溶性無機鹽為硫酸銨、硫酸鈉和硫酸鎂中的至少一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，以最終制備的壓裂液減阻劑的總重量為基準(zhǔn)， 所述氧化劑和所述還原劑的總用量為〇. 001-0. 〇5wt%，所述氧化劑與所述還原劑的用量的 重量比為3-2 :1，所述偶氮類引發(fā)劑的用量為0. 001-0. 05wt%。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6或11所述的方法，其中，所述氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫 酸鈉和過氧化氫中的至少一種，所述還原劑選自亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、次硫酸氫鈉甲醛、 硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵和連二亞硫酸鈉中的至少一種，所述偶氮類引發(fā)劑選自偶氮二異丁 腈、偶氮二異庚腈、偶氮雙甲基戊酸鹽、2, 2'-偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉 鹽酸鹽和2, 2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-丙烷）-二鹽酸鹽]中的至少一種。
13. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在步驟（1)中，所述方法還包括：在將水溶性單 體、水溶性無機鹽、穩(wěn)定劑、去離子水、氧化劑和偶氮類引發(fā)劑混合的過程中加入助劑，以最 終制備的壓裂液減阻劑的總重量為基準(zhǔn)，所述助劑的用量優(yōu)選為〇. 0001-0. 〇2wt%，所述助 劑優(yōu)選為乙二胺四乙酸二鈉。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在步驟（2)中，所述聚合反應(yīng)包括兩步反應(yīng)，第 一步反應(yīng)的條件包括反應(yīng)溫度為15_40°C,反應(yīng)時間為4-8小時；第二步反應(yīng)的條件包括： 反應(yīng)溫度為30-60°C，反應(yīng)時間為1-4小時，且第二步反應(yīng)的反應(yīng)溫度高于第一步反應(yīng)的反 應(yīng)溫度。
【文檔編號】C09K8/68GK104232055SQ201310232623
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】張文龍, 伊卓, 趙方園 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院