一种用于油气井压裂乳液型减阻稠化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于压裂液的乳液型减阻稠化剂的制造方法，包括称量原料丙烯酰胺、功能单体、司盘80、过硫酸钾、环己烷、OP‑10和去离子水；在聚合单体中搅拌混合分散剂和环己烷；引发并聚合形成乳液型减阻稠化剂。与现有技术相比，本发明专利技术的方法工艺简单，环境友好，且获得的乳液型减阻稠化剂的性能稳定，且油藏温度最高能达到150℃，减阻率达到70％以上，能够做到一个产品解决降阻和携砂两段工艺的问题。

Emulsion type drag reduction thickener for oil and gas well fracturing and preparation method thereof

The invention discloses a method for manufacturing emulsion fracturing fluid drag thickener, including weighing raw materials of acrylamide, functional monomer, span 80, potassium persulfate, cyclohexane, OP 10 and deionized water; in monomer mixed dispersant and cyclohexane; initiated and polymerized to form emulsion drag type thickener. Compared with the prior art, the method of this invention is simple, environmentally friendly, and the obtained emulsion resistance reduction stable performance thickening agent, and the reservoir of the highest temperature can reach 150 DEG C, the drag reduction rate reached more than 70%, can do a product to solve the drag reduction and the sand carrying two section process problems.

【技术实现步骤摘要】
一种用于油气井压裂乳液型减阻稠化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种用于压裂液的乳液型减阻稠化剂，具体来说，本专利技术涉及用于可在线作业压裂液的乳液聚合物减阻稠化剂以及该乳液减阻稠化剂的合成方法。
技术介绍
随着非常规油气资源开采热潮的掀起，用于开采低渗、低孔非常规储层的滑溜水压裂技术日益得到了推广。该技术是在清水中加入少量减阻剂和一些添加剂等作为工作液，施工时并加入少量支撑剂的压裂作业。滑溜水压裂液中添加剂的使用，特别是减阻剂的应用与需求也越来越多。压裂液的功能是在地面泵注设备的作用下将支撑剂携带进入裂缝应该具有携带能力强、性能稳定、低摩阻、低伤害、经济、安全等特点。对于浅井压裂摩阻问题不是首要的，但是对于深井压裂、采用小尺寸管柱压裂压裂液的摩阻将会对压裂施工产生严重影响，有的甚至会关系到施工的成败。因此，压裂液中的减阻剂必须具有较好降摩阻性能、耐剪切性能和一定的悬浮能力，才能更好的降低施工摩阻，提高液体的携带能力，适当提高砂比，从而更有利于网络裂缝的形成，降低施工难度。但目前国内压裂中减阻剂和稠化剂作为两个产品分开使用，多以干粉形态为主，使用前需要溶解配制，其减阻性能和耐剪切以及携带性能受聚合物分子结构影响较大。根据高分子聚合物减阻原理，本专利技术采用油包水型反相微乳液法，研发了一种能用于油气井压裂的乳液聚合物减阻稠化剂，即该产品在低浓度时作为减阻剂，高浓度时作为携砂液稠化剂，真正实现了一个产品两个用途，0.1％用量下作为减阻剂，其降组性能达到70％以上，1％浓度下作为稠化剂进行压裂携砂，携带能力强、破胶无残渣对地层伤害小。普通干粉减阻剂和稠化剂在施工前需要充分溶胀后再进行压裂施工。这种传统的配液与施工作业模式，不仅存在着施工周期长、配液强度大的问题，而且长时间的配制和储存容易导致基液降解、粘度降低，如不能及时使用或施工失败，基液将全部变质，由此造成极大的浪费和损失，也增加了成本与环保压力。同时，随着国内页岩气勘探开发进程的加快，水平井压裂用液量大、罐群数量多、场地占用面积大，传统的配液方式已不能满足页岩气井大规模压裂的需求。为了提高工作效率，保证施工质量，该油包水型乳液减阻稠化剂实现了连续配液在线压裂施工的工艺。所有的化学添加剂在压裂施工过程中实时加入，不但可以实现实时调整各种添加剂与液体配方，还可根据实际情况配制液体，减少添加剂浪费、环境污染等问题，并能够有效提高压裂施工效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于油气井压裂中的低残渣、适合任何地层使用的能够在线施工的乳液型减阻稠化剂，该减阻稠化剂具有30秒内速溶、低残渣、减阻率高、适用范围广、耐高温150℃、耐剪切、耐盐等优点。本专利技术的另一个目的在于提供一种合成上述乳液型减阻稠化剂的方法，该方法能够简便易行且高效地合成减阻稠化剂。一种乳液型减阻稠化剂的制造方法，包括如下步骤：1)按重量比称量原料，其中原料配比为：丙烯酰胺单体15-25wt％，功能单体5-15wt％，司盘805-25wt％，过硫酸钾0.1-0.5wt％，环己烷30-40wt％，去离子水5-20wt％，OP-101-5wt％；2)在室温下，于装备有温度计、搅拌器、冷凝回流装置的容器中加入司盘80分散剂和环已烷，搅拌混合均匀形成溶液A；3)将丙烯酰胺单体、功能单体溶解在去离子水中，待其溶解完全后加入过硫酸钾引发剂，搅拌至过硫酸钾完全溶解，将溶解后的混合液加入步骤2)的溶液A中；4)将容器置于40℃±3℃恒温水浴中，在氮气保护下，缓慢加入总重量的0.5wt％的亚硫酸氢钠作为还原性引发剂；使得温度缓慢升至65±3℃，继续反应4.5-5h，停止加热，用15±3℃冷水冷却至室温，加入1-5wt％的OP-10搅拌均匀即得乳液型减阻稠化剂。其中，步骤3)中的搅拌速度为150～450r/min，优选300-450r/min，更优选400-420r/min。其中，过硫酸钾引发剂优选为0.15wt％到0.50wt％，更优选0.15wt-0.2wt％。其中，司盘80优选为10wt％-25wt％，更优选15-25wt％。其中，环己烷与去离子水的体积比优选为1.5∶1-4∶1。其中，功能单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯磺酸钠、马来酰亚胺其中一种或两种以上混合物。其中，OP-10优选为1-5wt％，更优选1-3wt％。其中，所述容器为四口瓶。其中，该方法为反相乳液聚合。其中，亚硫酸氢钠引发剂以浓度10％的亚硫酸氢钠水溶液的形式加入。与现有技术相比，本专利技术的方法工艺简单，环境友好，且获得的乳液型减阻稠化剂的性能稳定，且油藏温度最高能达到150℃，减阻率达到70％以上，能够做到一个产品解决降阻和携砂两段工艺的问题。该减阻稠化剂适用于油气田增产中的水基压裂液，尤其是满足在线施工作业需求的压裂液减阻剂和稠化剂，是一种速溶解、低残渣、耐温、抗剪切、携砂性能好的超支链结构的反相乳液聚合物，真正实现了一个产品解决降阻和携砂两段工艺的问题。解决各种规模深浅层、低高温井压裂液现场连续配液需求，广泛适用于各类储层的增产改造。附图说明图1测试乳液型减阻稠化剂RY-70粒径分布与大小分布图。具体实施方式以下对本专利技术乳液型减阻稠化剂的制备方法进行详细说明，具体实施方式仅为示例的目的，并不旨在限制本专利技术的保护范围。本专利技术的乳液型减阻稠化剂的制造方法，包括如下步骤：1)按重量比称量原料，其中原料配比为：丙烯酰胺单体15-25wt％，功能单体5-15wt％，司盘805-25wt％，过硫酸钾0.1-0.5wt％，环己烷30-40wt％，去离子水5-20wt％，OP-101-5wt％；2)在室温下，于装备有温度计、搅拌器、冷凝回流装置的四口瓶中加入司盘80分散剂和环己烷，搅拌混合均匀形成溶液A；3)将丙烯酰胺单体、功能单体，待其溶解完全后加入过硫酸钾引发剂，搅拌至过硫酸钾完全溶解，将溶解后的混合液加入步骤2)的溶液A中；4)将容器置于40℃±3℃恒温水浴中，在氮气保护下，缓慢加入浓度10％亚硫酸氢钠水溶液作为还原性引发剂，其添加量为总重量的0.5wt％；使得温度缓慢升至65±3℃，继续反应4.5-5h，停止加热，用15±3℃冷水冷却至室温，加入1-5wt％的OP-10搅拌均匀即得乳液型减阻稠化剂。在一实施方式中，步骤3)中的搅拌速度为150～450r/min，优选300-450r/min，更优选400-420r/min。如果搅拌速度小于150r/min，随着搅拌转速的提高，乳液型减阻稠化剂的粒径在一定范围内呈现明显减小的趋势，这是因为随着搅拌转速的提高，剪切作用增强，单体液滴被进一步分散成更小的液滴，根据悬浮聚合的机理，液滴的大小决定最终的粒径，因而平均粒径减小。当搅拌转速超过400r/min后，在一定范围内增大搅拌转速难以使单体液滴进一步明显减小，因平均粒径减小，乳液减阻稠化剂更加趋于稳定。此外，当搅拌转速较低时，小液滴间相互聚集的几率增加，表现为乳液减阻稠化剂的粒径分布不均匀，稳定性能变差。在另一实施方式中，过硫酸钾引发剂优选为0.15wt％到0.50wt％，更优选0.15wt-0.2wt％。在固定搅拌转速400r/min时，其它各组分的用量一定，通过改变过硫酸钾的质量分数从0.15％到0.50wt％，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乳液型减阻稠化剂的制造方法，包括如下步骤：1)按重量比称量原料，其中原料配比为：丙烯酰胺单体15‑25wt％，功能单体5‑15wt％，司盘80 5‑25wt％，过硫酸钾0.1‑0.5wt％，环己烷30‑40wt％，去离子水5‑20wt％，op‑10 1‑5wt％；2)在室温下，于装备有温度计、搅拌器、冷凝回流装置的容器中加入司盘80分散剂和环己烷，搅拌混合均匀形成溶液A；3)将丙烯酰胺单体、功能单体溶解在去离子水中，待其溶解完全后加入过硫酸钾引发剂，搅拌至过硫酸钾完全溶解，将溶解后的混合液加入步骤2)的溶液A中；4)将容器置于40℃±3℃恒温水浴中，在氮气保护下，缓慢加入总重量的0.5‑1wt％的亚硫酸氢钠作为还原性引发剂；使得温度缓慢升至65±3℃，继续反应4.5‑5h，停止加热，用15±3℃冷水冷却至室温，加入1‑5wt％的OP‑10搅拌均匀即得乳液型减阻稠化剂。

【技术特征摘要】
1.一种乳液型减阻稠化剂的制造方法，包括如下步骤：1)按重量比称量原料，其中原料配比为：丙烯酰胺单体15-25wt％，功能单体5-15wt％，司盘805-25wt％，过硫酸钾0.1-0.5wt％，环己烷30-40wt％，去离子水5-20wt％，op-101-5wt％；2)在室温下，于装备有温度计、搅拌器、冷凝回流装置的容器中加入司盘80分散剂和环己烷，搅拌混合均匀形成溶液A；3)将丙烯酰胺单体、功能单体溶解在去离子水中，待其溶解完全后加入过硫酸钾引发剂，搅拌至过硫酸钾完全溶解，将溶解后的混合液加入步骤2)的溶液A中；4)将容器置于40℃±3℃恒温水浴中，在氮气保护下，缓慢加入总重量的0.5-1wt％的亚硫酸氢钠作为还原性引发剂；使得温度缓慢升至65±3℃，继续反应4.5-5h，停止加热，用15±3℃冷水冷却至室温，加入1-5wt％的OP-10搅拌均匀即得乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐菲利，穆巍，郝春玲，孙成丽，
申请(专利权)人：北京希涛技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11