一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法。该方法包括：将单体A、单体B、单体C、无机盐、分散剂溶于去离子水中形成混合液，加热通氮气，在氮气保护下加入引发剂引发聚合，同时采用高速分散结合高压均质或高压微射流将混合液分散形成分散液，并稀释分散液从而制备得到该环境友好型纳米乳液压裂液。所述单体A为具有碳碳双键的非离子型的水溶型单体，单体B为具有碳碳双键的阳离子型的水溶型单体，单体C为具有碳碳双键的聚醚类单体。该压裂液制备方法简单，对环境友好，无污染，能耗低，适用范围广，同时集成了优良的减阻、粘土稳定、助排、悬砂、降低表面活性等功能，且具有良好的稳定性，不易发生分层絮凝、积聚和沉淀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油田开采领域，具体涉及一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法。
技术介绍
致密非常规储层具有低孔、低渗的特点，勘探开发难度较大，大多数致密油气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。目前，国内外针对致密非常规储层开发最主要的增产措施是减阻压裂。传统的凝胶压裂液体系使用较高浓度的凝胶，这些凝胶的残留物以及在压裂过程中产生的滤饼会堵塞地层并降低裂缝导流能力。滑溜水压裂液体系是针对致密非常规储层改造，在传统压裂液基础上发展起来的一种新的压裂液体系，由清水中加入一定量支撑剂以及极少量的减阻剂、粘土稳定剂、破乳助排剂等添加剂而构成。在美国、加拿大等国滑溜水压裂液的使用获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为最受欢迎的压裂液。相比传统的凝胶压裂液体系，滑溜水压裂液在开发致密非常规储层方面具有明显的优势，例如：(1)滑溜水压裂液中只含有少量的减阻剂等添加剂，易于返排，极大地减少了凝胶对地层及裂缝的伤害，从而有利于提高产量；(2)减阻水中的化学添加剂及支撑剂的用量较少，可节省施工成本40％～60％，使许多原来不具商业开采价值的储层可以得到开发；(3)由于减阻水具有较低的黏度以及施工时的泵入速率较高，使得减阻水能够产生复杂度更高体积更大的裂缝网络，裂缝复杂度和体积的提高增加了储层的有效增产体积，产量增加；(4)减阻水中添加剂含量少，较为清洁，因此更易于循环利用，可以节约大量宝贵的淡水资源。r>传统使用的滑溜水压裂液一般由降阻剂、粘土稳定剂及助排剂等组成，其中减阻剂聚丙烯酰胺一般是水溶液、粉末状或油包水乳液，它们在合成和使用时均存在明显的不足。例如：水溶液固含量一般比较低，且分子量不易控制，运输成本高；粉末状需要通过大量的热量干燥且需要专门的干燥设备，使用时又需要高速搅拌和加热，耗时耗力；油包水乳液则是将水溶性聚丙烯酰胺分散在油(烃类)中，在使用时，这些烃类会进入水体系中，不但浪费了宝贵的烃资源，也造成了水系统和环境的污染。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法。该方法在丙烯酰胺聚合过程中引入具有粘土稳定功能的带有不饱和双键的阳离子单体与具有表面活性作用的带有不饱和双键的聚醚类单体，采用共聚合的方式制备出新型的纳米乳液压裂液。本专利技术的目的还在于提供一种采用上述制备方法制备得到的环境友好型纳米乳液压裂液。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：(1)将15-25重量份的单体A、1-5重量份的单体B、1-5重量份的单体C、20-30重量份的无机盐、3-10重量份的分散剂加入到反应器中与70-100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为4-5；(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至45-65℃，在氮气保护下，加入0.5-1.5重量份的引发剂反应5-10h，采用高速分散结合高压均质或高压微射流将混合液分散形成分散液；(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.1wt％-0.2wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述单体A为具有碳碳双键的非离子型的水溶性单体，具体为如下式(1)所示结构单体中的一种或多种的组合其中：基团R1、R2、R3相同或不同，代表H或C1-C12的烷基；更加优选地，所述单体A可以包括丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺等单体中一种或多种的组合。上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述单体B为具有碳碳双键的阳离子型的水溶型单体，具体为如下式(2)所示结构单体中的一种或多种的组合其中：基团R4、R5、R6、R7相同或不同，代表H或C1-C12的饱和烃基或不饱和烃基；A为-COO-、-CO-、-O-或-CH2-；n为0-20的整数；更加优选地，所述单体B可以包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵等单体中的一种或多种的组合。上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述单体C为具有碳碳双键的聚醚类单体，具体为如下式(3)所示结构单体中的一种或多种的组合其中：基团R8、R8’、R9、R9’相同或不同，代表H或C1-C20的烷基；x1、x2相同或不同，代表0或1；n1、n2相同或不同，代表1-30的整数。更加优选地，所述单体C可以包括辛基酚聚氧乙烯醚(OP)马来酸双(单)酯、壬基酚聚氧乙烯醚(NP)马来酸双(单)酯、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加O)马来酸双(单)酯等单体中的一种或多种的组合。上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述无机盐可以包括硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化镁、柠檬酸钠和柠檬酸钾等中的一种或多种的组合。上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述分散剂可以包括聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇和聚乙烯基吡咯烷酮等中的一种或多种的组合。上述制备方法中，优选地，在步骤(2)中，所述引发剂可以包括偶氮类引发剂和/或氧化还原引发剂；更加优选地，所述偶氮类引发剂可以包括偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐等中的一种或多种的组合；更加优选地，所述氧化还原引发剂可以包括氧化性的过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、还原性的硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种的组合；其中，氧化性的引发剂和还原性的引发剂的重量比为1:1-2:1。上述制备方法中，优选地，在步骤(2)中，所述高速分散的转速为10000-20000rpm，分散时间为2-5min；所述高压均质压力为30-100MPa，均质次数为3-10次；所述高压微射流的压力为30-100MPa，微射流次数为2-5次。本专利技术还提供了一种利用上述制备方法制备得到的环境友好型纳米乳液压裂液。专利技术的有益效果是：(1)环境友好：本专利技术制备的纳米乳液压裂液采用的共聚合法制备，合成工艺对环境友好，无污染，能耗低；(2)使用方便：本专利技术制备的纳米乳液压裂液集成了减阻、粘土稳定、助排等功能，有效减少了粘土稳定剂及助排剂的使用；(3)配液简单：本专利技术制备的纳米乳液压裂液为速溶乳液型，能够快速水化分散，无块状、颗粒状不溶物，不需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将15‑25重量份的单体A、1‑5重量份的单体B、1‑5重量份的单体C、20‑30重量份的无机盐、3‑10重量份的分散剂加入到反应器中与70‑100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为6.5‑7.5；(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至45‑65℃，在氮气保护下，加入0.5‑1.5重量份的引发剂反应5‑10h，采用高速分散结合高压均质或高压微射流将混合液分散形成分散液；(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.1wt％‑0.2wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将15-25重量份的单体A、1-5重量份的单体B、1-5重量份的单体C、20-30
重量份的无机盐、3-10重量份的分散剂加入到反应器中与70-100重量份的去离子水
混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为6.5-7.5；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至45-65℃，在氮气保护下，
加入0.5-1.5重量份的引发剂反应5-10h，采用高速分散结合高压均质或高压微射流将
混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.1wt％-0.2wt％，从而制备得到纳
米乳液压裂液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单体A
为具有碳碳双键的非离子型的水溶性单体，具体为如下式(1)所示结构单体中的一
种或多种的组合
其中：基团R1、R2、R3相同或不同，代表H或C1-C12的烷基。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单体B
为具有碳碳双键的阳离子型的水溶型单体，具体为如下式(2)所示结构单体中的一
种或多种的组合
其中：基团R4、R5、R6、R7相同或不同，代表H或C1-C12的饱和烃基或不饱和
烃基；A为-COO-、-CO-、-O-或-CH2-；n为0-20的整数。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单体C
为具有碳碳双键的聚醚类单体，具体为如下式(3)所示结构单体中的一种或多种的
组合
其中：基团R8、R8’、R9、R9’相同或不同，代表H或C1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：金旭，丁彬，贺丽鹏，刘合，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11