一种压裂液减阻剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种压裂液减阻剂及其制备方法，该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水，其中，所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。本发明专利技术提供的压裂液减阻剂具有良好的环保性能，在室温下可以稳定储存3个月以上，且减阻效果明显，减阻率可高达78.5%，压裂液减阻剂成本便宜、原料易得以及速溶效果好，在清水以及NaCl中的溶解时间不超过10分钟。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂液减阻剂及其制备方法
本专利技术涉及一种压裂液减阻剂及其制备方法，具体地，涉及一种页岩气藏压裂施工中用到的压裂液减阻剂及其制备方法，属于页岩气开采压裂增产领域。
技术介绍
页岩气非常丰富，但因为页岩基质渗透率很低（一般小于1mD），开发技术难度很大，90%以上的页岩气井需要经过压裂改造才能获得比较理想的产量。压裂是在高压条件下，将地层压开，形成裂缝的过程。在压裂过程中，需要用支撑剂将裂缝支撑起来，以利于地层中井的石油及气体烃的生产。支撑剂的施用需要用高粘度的压裂液来携带，压裂液是压裂过程中的工作液，压裂液由高压泵注设备的增压后通过管柱高速泵入地层，油田上常用的压裂液是以天然高分子或合成聚合物为增稠剂。但对页岩气压裂增产作业，采用这种压裂方式不仅成本高，而且压裂液对地层的伤害性也比较大。目前，页岩气压裂增产作业常采用减阻水进行压裂增产作业。减阻水压裂是在水中加入少量压裂液减阻剂、助排剂、杀菌剂等添加剂作为压裂液进行的压裂作业，与凝胶压裂液不同，减阻水压裂能明显降低压裂成本，减小地层伤害，而且能够获得凝胶压裂不能实现的体积压裂，从而提高页岩气的开采产量。减阻水中常用的压裂液减阻剂主要为胍胶和反相乳液聚丙烯酰胺类聚合物，胍胶压裂液减阻剂溶解时间较长，一般在10～30min，无法满足页岩气压裂大排量、大流量在线配制的需要；反相乳液聚丙烯酰胺类聚合物这种压裂液减阻剂虽然溶解速度比较快，一般在5～15min，但由于反相乳液聚丙烯酰胺中含有大量的有机溶剂和表面活性剂，这种压裂液减阻剂注入地层后会造成地下水的污染，无法满足环保的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中用于页岩气藏压裂施工中用到的压裂液减阻剂存在的污染环境、溶解速度低、减阻性能低以及成本高等缺点，提供一种新型的用于页岩气藏压裂施工中用到的压裂液减阻剂及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种压裂液减阻剂，该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水，其中，所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。本专利技术还提供了一种制备压裂液减阻剂的方法，该方法包括以下步骤：（1）将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合，将得到的混合液体的pH值调节至3-7；（2）在氮气气氛下，将步骤（1）得到的经过调节pH值的溶液与还原剂混合并进行聚合反应；其中，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。本专利技术提供的压裂液减阻剂具有良好的环保性能；在室温下可以稳定储存3个月以上；减阻效果明显，减阻率可高达78.5%；压裂液减阻剂成本便宜、原料易得以及速溶效果好，在清水以及NaCl中的溶解时间不超过10分钟。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种压裂液减阻剂，该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水，其中，所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。根据本专利技术，以所述压裂液减阻剂的总重量为基准，所述水溶性单体形成的聚合物的总含量为8-30wt%，优选为15-25wt%，更优选为18-22wt%；所述水溶性无机盐的含量为10-35wt%，优选为25-30wt%，更优选为26-28wt%；所述稳定剂的含量为0.1-2wt%，优选为0.5-1wt%，更优选为0.6-0.9wt%；所述去离子水的含量为33-81.9wt%，优选为44-59.5wt%，更优选为49.1-55.4wt%；且聚谷氨酸与聚氧化乙烯的重量比为1-10：1，优选为3-8：1，更优选为4-6：1。根据本专利技术，在所述水溶性单体中，以所述水溶性单体的总重量为基准，所述丙烯酰胺的含量为60-90wt%，优选为70-80wt%，更优选为72-78wt%；所述阴离子单体的含量为10-40wt%，优选为20-30wt%，更优选为22-28wt%。根据本专利技术，所述阴离子单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种；优选地，所述阴离子单体为丙烯酸。根据本专利技术，所述水溶性无机盐没有具体限定，所述水溶性无机盐可以为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种；优选地，所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种；更优选地，所述水溶性无机盐为硫酸铵。本专利技术还提供了一种制备压裂液减阻剂的方法，该方法包括以下步骤：（1）将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合，将得到的混合液体的pH值调节至3-7；（2）在氮气气氛下，将步骤（1）得到的经过调节pH值的溶液与还原剂混合并进行聚合反应；其中，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。根据本专利技术，为了中和过量的酸，以更好地聚合，可以用碱的水溶液调节pH值，优选为3-7，更优选为4-5；调节pH值所用的碱的水溶液没有具体限定，优选为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。根据本专利技术，以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准，所述水溶性单体的用量为8-30wt%，优选为15-25wt%，更优选为18-22wt%；所述水溶性无机盐的用量为10-35wt%，优选为25-30wt%，更优选为26-28wt%；所述稳定剂的用量为0.1-2wt%，优选为0.5-1wt%，更优选为0.6-0.9wt%；所述去离子水的用量为33-81.9wt%，优选为44-59.5wt%，更优选为49.1-55.4wt%；且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的用量的重量比为1-10：1，优选为3-8：1，更优选为4-6：1。根据本专利技术，在所述水溶性单体中，以所述水溶性单体的总重量为基准，所述丙烯酰胺的用量为60-90wt%，优选为70-80wt%；所述阴离子单体的用量为10-40wt%，优选为20-30wt%。根据本专利技术，所述阴离子单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种；优选地，所述阴离子单体为丙烯酸。根据本专利技术，所述水溶性无机盐没有具体限定，所述水溶性无机盐可以为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种；优选地，所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种；更优选地，所述水溶性无机盐为硫酸铵。根据本专利技术，以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准，所述氧化剂和所述还原剂的总用量为0.001-0.05wt%，优选为0.001-0.004wt%，更优选为0.001-0.002wt%；所述氧化剂与所述还原剂的用量的重量比为3-2：1，所述偶氮类引发剂的用量为0.001-0.05wt%，优选为0.001-0.004wt%，更优选为0.001-0.002wt%。根据本专利技术，所述氧化剂可以选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和过氧化氢中的至少一种，优选地，所述氧化剂为过硫酸铵。根据本专利技术，所述还原剂可以选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、次硫酸氢钠甲醛（雕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂液减阻剂，该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水，其特征在于，所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。

【技术特征摘要】
1.一种压裂液减阻剂，该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水，其特征在于，所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系；其中，以所述压裂液减阻剂的总重量为基准，所述水溶性单体形成的聚合物的含量为8-30wt％；所述稳定剂的含量为0.1-2wt％；所述水溶性无机盐的含量为10-35wt％；所述去离子水的含量为33-81.9wt％；且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的重量比为1-10：1。2.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂，其中，以所述压裂液减阻剂的总重量为基准，所述水溶性单体形成的聚合物的含量为15-25wt％；所述水溶性无机盐的含量为25-30wt％；所述稳定剂的含量为0.5-1wt％；所述去离子水的含量为44-59.5wt％；且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的重量比为3-8：1。3.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂，其中，在所述水溶性单体中，以所述水溶性单体的总重量为基准，所述丙烯酰胺的含量为60-90wt％；所述阴离子单体的含量为10-40wt％。4.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂，其中，在所述水溶性单体中，以所述水溶性单体的总重量为基准，所述丙烯酰胺的含量为70-80wt％；所述阴离子单体的含量为20-30wt％。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的压裂液减阻剂，其中，所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的压裂液减阻剂，其中，所述阴离子单体为丙烯酸。7.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂，其中，所述水溶性无机盐为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种。8.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂，其中，所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种。9.一种制备压裂液减阻剂的方法，该方法包括以下步骤：(1)将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合，将得到的混合液体的pH值调节至3-7，其中，以所述压裂液减阻剂的总重量为基准，所述水溶性单体形成的聚合物的含量为8-30wt％；所述水溶性无机盐的含量为10-35wt％；所述稳定剂的含量为0.1-2wt％；所述去离子水的含量为33-81.9wt％；且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的重量比为1-10：1；(2)在氮气气氛下，将步骤(1)得到的经过调节pH值的溶液与还原剂混合并进行聚合反应；其中，所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体，所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。10.根据权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文龙，黄凤兴，伊卓，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11