一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，该减阻剂由内相和外相在引发剂作用下引发聚合反应制成；外相由碳酸甘油酯和烯丙基聚氧乙烯醚组成；内相由(2‑丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、N‑乙烯基吡咯烷酮、有机盐和水组成。制备方法：分别配制外相和内相；将外相转移至反应容器中，开启搅拌，将内相加入到外相中，通氮气除氧，搅拌20‑40min后，再滴加入引发剂，然后将反应容器密闭，聚合反应，得到目标物减阻剂。本发明专利技术的减阻剂集降阻、杀菌、防膨、助排等多种功能于一体，解决了常规滑溜水需要添加减阻剂、杀菌剂、防膨剂、助排剂等多种药剂而造成的现场配液操作复杂、工作量大、成本高等诸多问题。

Multifunctional cleaning drag reducing agent for shale gas cracking and preparation method thereof

The invention discloses a multifunctional clean drag reducer for shale gas pressure, which is made by internal phase and external phase initiator polymerization; the external phase consists of glyceryl carbonate and allyl polyoxyethylene ether; the internal phase consists of (2 acrylic acroleyl) ethoxybenzyl three ethyl ammonium chloride and N vinyl pyrrolidone. It is composed of organic salt and water. Preparation method: the external phase and the internal phase are prepared, and the external phase is transferred to the reaction container, the mixing is opened, the internal phase is added to the external phase, the nitrogen deoxidization and the stirring of 20 40min are added, then the initiator is added, then the reaction container is closed and polymerized to get the target drag reducer. The resistance reducing agent of the invention integrates various functions such as drag reduction, sterilization, anti expansion and drainage and other functions, and solves the problems of complex operation, large workload and high cost in the field of conventional sliding water, which need to add a variety of agents such as drag reducing agent, bactericide, anti swelling agent and drainage agent.

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂及其制备方法
本专利技术属于油气井储层改造
，具体涉及一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂及其制备方法。
技术介绍
页岩气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。我国页岩油气储量约为26×1012m3，约占全球页岩气储量的5.7％。因此，加大页岩气资源的勘探和开发，有利于改变我国油气资源格局，缓解油气资源短缺。页岩储层具有低孔、低渗的特点，储层渗透率一般小于0.01×10-3μm2，泥质含量较高，一般为20-70％，勘探开发难度大，大多数页岩气井需储层改造才能获得较理想的产量。目前，国内外主要利用减阻水压裂液进行体积改造。减阻水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展的一种压裂液体系，该体系主要成分是水，及很少量的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂，与常规冻胶压裂相比，易产生复杂的裂缝孔隙，可实现较大的压裂增产改造，经济成本低且易返排、对储层损害小，在多个地区成功应用。页岩气用压裂液的研究已取得一定进展，显示出较好的发展前景和潜力，但还处于起步和发展的阶段。滑溜水压裂液还存在着一系列的问题，比如：添加剂使用较多，现场使用繁琐；对返排性能差，储层伤害严重等问题。有的井压裂后油气井的日产量大大低于预期，而压裂液选择不当造成的储层伤害可能是产生这一现象的关键因素。根据现场需求，特别是开发成本和环保，要求压裂返排水100％回用，开发高矿化度下降阻性能优异、对地层伤害低、符合现场压裂施工要求、多功能的“环保绿色”减阻剂是未来研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是解决现有的常规滑溜水需要添加减阻剂、杀菌剂、防膨剂、助排剂等多种药剂而造成的现场配液操作复杂、工作量大、成本高等技术问题。本专利技术还有一个目的是提供一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂的制备方法，其工艺步骤简单，易于工业化生产。为了实现本专利技术这些目的和其它优点，本专利技术提供了一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，该减阻剂由内相和外相在引发剂作用下引发聚合反应制成；所述外相由碳酸甘油酯和烯丙基聚氧乙烯醚组成；所述内相由(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮、有机盐和水组成。优选的是，所述减阻剂的各原料组分的质量百分比为：碳酸甘油酯8-12％、烯丙基聚氧乙烯醚6-10％、(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵10-15％、N-乙烯基吡咯烷酮5-8％、有机盐15-20％、水40-52％、引发剂0.01％-0.1％。优选的是，所述烯丙基聚氧乙烯醚结构通式为CH2＝CHCH2O(CH2CH2O)mH，其中m为4、6、8、10、12、14、16、18、20其中的一种。优选的是，所述有机盐为甲酸盐、乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐中的一种。优选的是，所述甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾或甲酸铵。优选的是，所述引发剂为过硫酸盐或亚硫酸氢钠或两者的混合物。优选的是，所述过硫酸盐为过硫酸铵。一种制备上述的页岩气压裂用多功能清洁减阻剂的方法，其包括如下步骤：S1、配制外相：将碳酸甘油酯、烯丙基聚氧乙烯醚按比例混合并搅拌均匀，得到外相，备用；S2、配制内相：将水、(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮以及有机盐，按比例混合并搅拌均匀，得到内相，备用；S3、聚合反应：将配制的外相转移至反应容器中，搅拌，再加入配制的内相溶液，得到乳液基液；同时通氮气搅拌除去氧气，搅拌20-40min后，再滴加入引发剂，然后将反应容器密闭，聚合反应数小时，得到目标物减阻剂。进一步优选的是，步骤S3具体为：将配制的外相转移至反应容器中，搅拌，再将反应容器置于20-25℃的恒温水浴中，然后缓慢加入配制的内相溶液，得到乳液基液；通氮气高速搅拌除去氧气，搅拌20-40min后，再滴加入引发剂，然后将反应容器密闭，聚合反应12h，得到目标物减阻剂。本专利技术的有益之处在于：其一、本专利技术的减阻剂集降阻、杀菌、防膨、助排等多种功能于一体，解决了常规滑溜水需要添加减阻剂、杀菌剂、防膨剂、助排剂等多种药剂而造成的现场配液操作复杂、工作量大、成本高等诸多问题；降低压裂的施工费用，避免压裂液残渣对支撑裂缝的伤害，提高压裂井的增产功效，减少现场施工工作量，可在页岩气和其他低渗透致密油气藏的开发中推广应用。其二、采用该减阻剂配制的滑溜水，可有效降低摩阻，携砂性能优异，防膨及助排效果良好，并且对水质要求低，其返排液可以重复利用，提高了压裂用水利用率，降阻增效明显，可广泛应用于页岩气大排量大规模压裂施工；且该减阻剂中不含矿物油，也不含有害物质，清洁环保。附图说明图1、0.08％减阻剂减阻率随时间变化曲线。图2、0.1％减阻剂减阻率随时间变化曲线。图3、0.12％减阻剂减阻率随时间变化曲线。图4、4井第18段压裂施工曲线。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一、制备减阻剂的实施例实施例1制备压裂用多功能清洁减阻剂1000g的具体操作步骤如下：S1、外相配制：将80g碳酸甘油酯和100g烯丙基聚氧乙烯醚(结构式CH2＝CHCH2O(CH2CH2O)4H)混合并搅拌均匀，备用。S2、内相配制：将100g(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、50gN-乙烯基吡咯烷酮、150g甲酸钾，加入519.98g水中混合并搅拌溶解均匀，备用。S3、乳液聚合：将配制好的外相倒入反应容器中，再将反应容器置于20-25℃的恒温水浴中，开启搅拌器，将配制好的内相溶液缓慢加入到外相中，配成乳液基液。同时通氮气高速搅拌除氧，搅拌20min-40min后，再将引发剂0.01g过硫酸铵及0.01g亚硫酸氢钠加入反应容器中，并将反应容器密闭，反应12h，得到所需的减阻剂。实施例2制备压裂用多功能清洁减阻剂1000g的具体操作步骤如下：S1、外相配制：将120g碳酸甘油酯和60g烯丙基聚氧乙烯醚(结构式CH2＝CHCH2O(CH2CH2O)20H)混合并搅拌均匀，备用。S2、内相配制：将140g(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、79.9gN-乙烯基吡咯烷酮、200g乙酸钠，加入400g水中混合并搅拌溶解均匀，备用。S3、乳液聚合：将配制好的外相倒入反应容器中，再将反应容器置于20-25℃的恒温水浴中，开启搅拌器，将配制好的内相溶液缓慢加入到外相中，配成乳液基液。同时通氮气高速搅拌除氧，搅拌20min-40min后，再将引发剂0.1g过硫酸铵加入反应容器中，并将反应容器密闭，反应12h，得到所需的减阻剂。实施例3制备压裂用多功能清洁减阻剂1000g的具体操作步骤如下：S1、外相配制：将100g碳酸甘油酯和80g烯丙基聚氧乙烯醚(结构式CH2＝CHCH2O(CH2CH2O)12H)混合并搅拌均匀，备用。S2、内相配制：将120g(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、59.95gN-乙烯基吡咯烷酮、180g柠檬酸钠，加入460g水中混合并搅拌溶解均匀，备用。S3、乳液聚合：将配制好的外相倒入反应容器中，再将反应容器置于20-25℃的恒温水浴中，开启搅拌器，将配制好的内相溶液缓慢加入到外相中，配成乳液基液。同时通氮气高速搅拌除氧，搅拌20min-4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其特征在于，该减阻剂由内相和外相在引发剂作用下引发聚合反应制成；所述外相由碳酸甘油酯和烯丙基聚氧乙烯醚组成；所述内相由(2‑丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、N‑乙烯基吡咯烷酮、有机盐和水组成。

【技术特征摘要】
1.一种页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其特征在于，该减阻剂由内相和外相在引发剂作用下引发聚合反应制成；所述外相由碳酸甘油酯和烯丙基聚氧乙烯醚组成；所述内相由(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮、有机盐和水组成。2.如权利要求1所述的页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其特征在于，各原料组分的质量百分比为：碳酸甘油酯8-12％、烯丙基聚氧乙烯醚6-10％、(2-丙烯酰氧基)乙氧基苄基三乙基氯化铵10-15％、N-乙烯基吡咯烷酮5-8％、有机盐15-20％、水40-52％、引发剂0.01％-0.1％。3.如权利要求2所述的页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其特征在于，所述烯丙基聚氧乙烯醚结构通式为CH2＝CHCH2O(CH2CH2O)mH，其中m为4、6、8、10、12、14、16、18、20其中的一种。4.如权利要求3所述的页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其特征在于，所述有机盐为甲酸盐、乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐中的一种。5.如权利要求4所述的页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其特征在于，所述甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾或甲酸铵。6.如权利要求1所述的页岩气压裂用多功能清洁减阻剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐太平，曾斌，周京伟，
申请(专利权)人：北京捷贝通石油技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11