頁巖氣專用復(fù)合減阻劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑及其制備方法，原料包含按重量份計的以下組分：水750～950份、陽離子單體90～130份、丙烯酰胺700～1300份、引發(fā)劑A 9.5～37.5份、引發(fā)劑B 7.5～37.5份。本發(fā)明的有益效果是：所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，產(chǎn)品耐溫、耐老化、耐鹽，且與壓裂酸化的各種添加劑配伍性良好，對油氣田增產(chǎn)意義重大，所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑生產(chǎn)合成時溫度可達(dá)150℃以上，并且是在瞬間完成，聚合時間短，反應(yīng)平穩(wěn)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能非常穩(wěn)定。
【專利說明】
頁巖氣專用復(fù)合減阻劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑及其制備方法，屬于油田增產(chǎn)用劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣壓裂酸化是頁巖氣油氣田開發(fā)主要的增產(chǎn)措施。壓裂液是壓裂過程的工作液，壓裂液在高壓栗注設(shè)備的增壓后栗入地層，在地層中壓開裂縫，并延伸裂縫。一般的壓裂液主要由稠化劑和交聯(lián)劑以及其它與儲層配伍的添加劑組成，由于壓裂液主要目的是輸送壓裂支撐劑以及降低濾失，通常采用交聯(lián)劑將其形成凍膠，具有較好的攜帶支撐劑的能力和較低的濾失能力。但是由于壓裂液交聯(lián)后粘度迅速升高，通常粘度可以達(dá)到100mPa.S以上，因此在管柱中流動有較大的摩阻，目前在石油工業(yè)常用的羥丙基胍膠壓裂液體系，采用有機鋯交聯(lián)后，其摩阻通常相當(dāng)于清水同條件下摩阻的30%左右。
[0003]中國西南地區(qū)頁巖氣油氣藏埋藏深度一般在3500-5000m左右，特別是以中石化焦石壩為代表的頁巖氣田，需要通過大排量的縫網(wǎng)壓裂提高氣井產(chǎn)量。但是由于油藏埋藏深、地層溫度高，大排量加砂壓裂或者交替酸壓過程壓裂液摩阻較高，受地面設(shè)備栗注能力和承壓極限的制約，增產(chǎn)措施工藝參數(shù)受到了一定的限制。例如對于深度4500m的儲層，井底施工壓力在10MPa左右，如果不采取減阻措施，目前采用常規(guī)壓裂液體系地面施工壓力將達(dá)到I OOMPa左右，基本上超出了壓裂設(shè)備的極限。
[0004]目前降低壓裂增產(chǎn)措施施工壓力也可以通過加重壓裂液的方法，但是由于加入鹽類后一方面會影響壓裂液的交聯(lián)和耐溫耐剪切性能，并且投入也非常高，因此必須降低壓裂液體系的摩阻，從而使得增產(chǎn)措施能夠順利實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種聚合時間短、反應(yīng)平穩(wěn)、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，以有效的降低壓裂增產(chǎn)措施施工壓力。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，原料包含按重量份計的以下組分:水750?950份、陽離子單體90?130份、丙烯酰胺700?1300份、引發(fā)劑A 9.5?37.5份、引發(fā)劑B 7.5?37.5份;并通過以下方法制得:
(1)配液:將水加入配液釜中，在攪拌下加入陽離子單體，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度不大于40°C;
(2)調(diào)節(jié)pH值:調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至6.0?9.5;本步驟pH值調(diào)整可以采用常規(guī)的堿性原料進(jìn)行調(diào)節(jié)，如:氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀等，優(yōu)選的調(diào)節(jié)pH值至7?9 ；
(3)聚合:將步驟(2)所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入引發(fā)劑A水溶液和引發(fā)劑B水溶液，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體； (4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干、篩分，即得到所述干粉型結(jié)構(gòu)流體減阻劑；
其中:所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸辛基乙酯、甲基丙烯酸丁酯、十八烷基丙烯酸酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一種或多種，所述引發(fā)劑A為過氧化物，所述引發(fā)劑B為亞硫酸鹽。
[0007]所述引發(fā)劑A為過硫酸鉀、過硫酸銨、過氧化氫的一種或多種，所述引發(fā)劑B為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀的一種或多種。
[0008]進(jìn)一步的，所述原料包含按重量份計的以下組分:水800?900份、陽離子單體100?120份、丙烯酰胺800?1200份、引發(fā)劑A 15?30份、引發(fā)劑B 12?30份。
[0009]所述引發(fā)劑A水溶液的質(zhì)量濃度為I?3%，所述引發(fā)劑B水溶液的質(zhì)量濃度為I?
[0010]引發(fā)劑可以通過不同的濃度達(dá)到控制聚合反應(yīng)速率的效果，進(jìn)一步的，所述引發(fā)劑A水溶液的質(zhì)量濃度為1.5?2.5%，所述引發(fā)劑B水溶液的質(zhì)量濃度為1.5?2.5%。
[0011]—種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，通過以下步驟制得:
(1)配液:將750?950份水加入配液釜中，在攪拌下加入90?130份陽離子單體，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入700?1300份丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度不大于40°C ;
(2)調(diào)節(jié)pH值:調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至6.0?9.5;本步驟pH值調(diào)整可以采用常規(guī)的堿性原料進(jìn)行調(diào)節(jié)，如:氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀等，優(yōu)選的調(diào)節(jié)pH值至7?9 ；
(3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入引發(fā)劑A水溶液和引發(fā)劑B水溶液，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體；
(4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干、篩分，即得到所述干粉型結(jié)構(gòu)流體減阻劑；
其中:所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸辛基乙酯、甲基丙烯酸丁酯、十八烷基丙烯酸酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、異氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯中的一種或多種，所述引發(fā)劑A為過氧化物，所述引發(fā)劑B為亞硫酸鹽。
[0012]所述引發(fā)劑A為過硫酸鉀、過硫酸銨、過氧化氫的一種或多種，所述引發(fā)劑B為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀的一種或多種。
[0013]進(jìn)一步的，所述各組分以重量份計:水800?900份、陽離子單體100?120份、丙烯酰胺800?1200份、引發(fā)劑A 15?30份、引發(fā)劑B 12?30份。
[0014]所述引發(fā)劑A水溶液的質(zhì)量濃度為I?3%，所述引發(fā)劑B水溶液的質(zhì)量濃度為I?
[0015]引發(fā)劑可以通過不同的濃度達(dá)到控制聚合反應(yīng)速率的效果，進(jìn)一步的，所述引發(fā)劑A水溶液的質(zhì)量濃度為1.5?2.5%，所述引發(fā)劑B水溶液的質(zhì)量濃度為1.5?2.5%。
[0016]采用該方法合成的結(jié)構(gòu)型減阻劑是根據(jù)高分子溶液流變學(xué)理論、高分子溶液粘彈性理論、結(jié)構(gòu)流體流變學(xué)理論及其應(yīng)用的新進(jìn)展，研制新型的化學(xué)劑，它在溶液中分子鏈能自動締合形成多個分子的結(jié)合體即超分子聚集體(它們隨速率梯度變化而可逆)，進(jìn)一步形成布滿整個溶液空間的超分子空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，成為典型的結(jié)構(gòu)流體，由于超分子聚集體在高剪切速率下可以進(jìn)行可逆締合，因此其減阻性能非常優(yōu)異，其溶解速度在3分鐘之內(nèi)便可以充分溶脹，減阻劑濃度為0.1%時該減阻劑的減阻率最高可達(dá)80%。
[0017]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，產(chǎn)品耐溫、耐老化、耐鹽，且與壓裂酸化的各種添加劑配伍性良好，對油氣田增產(chǎn)意義重大，所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑生產(chǎn)合成時溫度可達(dá)150°C以上，并且是在瞬間完成，聚合時間短，反應(yīng)平穩(wěn)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能非常穩(wěn)定。
【具體實施方式】
[0018]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0019]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0020]本發(fā)明的頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，各原料均為市售。
[0021]實施例1
本實施例一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，通過以下步驟制得:
(1)配液:將750重量份的水加入配液釜中，在攪拌下加入90重量份的陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入700重量份的丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度為40°C ;
(2)調(diào)節(jié)pH值:采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至6.5;
(3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入弓I發(fā)劑A過硫酸鉀9.5重量份(配制成濃度為I %的過硫酸鉀水溶液，過硫酸鉀水溶液為950重量份)和引發(fā)劑B亞硫酸氫鈉7.5重量份(配制成濃度為I %的亞硫酸氫鈉水溶液，亞硫酸氫鈉水溶液為750重量份)，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體；
(4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干(將所得減阻劑顆粒置入回轉(zhuǎn)穿流機進(jìn)行干燥，溫度控制在95?100°C，然后再將減阻劑顆粒置入振動流化床進(jìn)行干燥，溫度控制在75?80°C )、篩分(將烘干后的減阻劑顆粒經(jīng)80目標(biāo)篩篩分)，即得到所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑。
[0022]通過該方法合成的減阻劑外觀呈白色粉末，溶解時間2?3分鐘，減阻劑濃度為0.1%時該減阻劑的減阻率最高可達(dá)80%。
[0023]實施例2
本實施例一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，通過以下步驟制得:
(1)配液:將800重量份的水加入配液釜中，在攪拌下加入100重量份的陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入800重量份的丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度為28°C;
(2)調(diào)節(jié)pH值:采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至7;
(3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入弓I發(fā)劑A過硫酸錢15重量份(配制成濃度為1.5%的過硫酸錢水溶液，過硫酸錢水溶液為1000重量份)和引發(fā)劑B亞硫酸鈉12重量份(配制成濃度為1.5 %的亞硫酸鈉水溶液，亞硫酸鈉水溶液為800重量份)，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體；
(4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干(將所得減阻劑顆粒置入回轉(zhuǎn)穿流機進(jìn)行干燥，溫度控制在95?100°C，然后再將減阻劑顆粒置入振動流化床進(jìn)行干燥，溫度控制在75?80°C )、篩分(將烘干后的減阻劑顆粒經(jīng)80目標(biāo)篩篩分)，即得到所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑。
[0024]通過該方法合成的減阻劑外觀呈白色粉末，溶解時間2?3分鐘，減阻劑濃度為0.1 %時該減阻劑的減阻率最高可達(dá)75%。
[0025]實施例3
本實施例一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，通過以下步驟制得:
(1)配液:將900重量份的水加入配液釜中，在攪拌下加入120重量份的陽離子單體十八烷基二甲基烯丙基氯化銨，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入1200重量份的丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度為27°C;
(2)調(diào)節(jié)pH值:采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至9;
(3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入弓I發(fā)劑A過氧化氫，其溶質(zhì)為30重量份(濃度為2.5%的過氧化氫水溶液，過氧化氫水溶液為1200重量份)和引發(fā)劑B亞硫酸鉀30重量份(配制成濃度為2.5%的亞硫酸鉀水溶液，亞硫酸鉀水溶液為1200重量份)，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體；
(4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干(將所得減阻劑顆粒置入回轉(zhuǎn)穿流機進(jìn)行干燥，溫度控制在95?100°C，然后再將減阻劑顆粒置入振動流化床進(jìn)行干燥，溫度控制在75?80°C )、篩分(將烘干后的減阻劑顆粒經(jīng)80目標(biāo)篩篩分)，即得到所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑。
[0026]通過該方法合成的減阻劑外觀呈白色粉末，溶解時間2?3分鐘，減阻劑濃度為
0.1 %時該減阻劑的減阻率最高可達(dá)75%。
[0027]實施例4
本實施例一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，通過以下步驟制得:
(1)配液:將950重量份的水加入配液釜中，在攪拌下加入130重量份的陽離子單體甲基丙烯酸辛基乙酯，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入1300重量份的丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度為40°C ;
(2)調(diào)節(jié)pH值:采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至9.5;
(3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入弓I發(fā)劑A過硫酸錢37.5重量份(配制成濃度為3 %的過硫酸錢水溶液，過硫酸錢水溶液為1250重量份)和引發(fā)劑B亞硫酸鈉37.5重量份(配制成濃度為3 %的亞硫酸鈉水溶液，亞硫酸鈉水溶液1250重量份)，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體；
(4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干(將所得減阻劑顆粒置入回轉(zhuǎn)穿流機進(jìn)行干燥，溫度控制在95?100°C，然后再將減阻劑顆粒置入振動流化床進(jìn)行干燥，溫度控制在75?80°C )、篩分(將烘干后的減阻劑顆粒經(jīng)80目標(biāo)篩篩分)，即得到所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑。
[0028]通過該方法合成的減阻劑外觀呈白色粉末，溶解時間2?3分鐘，減阻劑濃度為0.1%時該減阻劑的減阻率最高可達(dá)80%。
[0029]實施例5
本實施例一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，通過以下步驟制得:
(1)配液:將875重量份的水加入配液釜中，在攪拌下加入112.5重量份的陽離子單體甲基丙烯酸丁酯，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入1000重量份的丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度為29°C ;
(2)調(diào)節(jié)pH值:采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至8;
(3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入弓I發(fā)劑A過硫酸鉀22重量份(配制成濃度為2%的過硫酸銨水溶液，過硫酸銨水溶液為1100重量份)和引發(fā)劑B亞硫酸氫鈉20重量份(配制成濃度為2 %的亞硫酸氫鈉水溶液，亞硫酸氫鈉水溶液為1000重量份)，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體；
(4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干(將所得減阻劑顆粒置入回轉(zhuǎn)穿流機進(jìn)行干燥，溫度控制在95?100°C，然后再將減阻劑顆粒置入振動流化床進(jìn)行干燥，溫度控制在75?80°C )、篩分(將烘干后的減阻劑顆粒經(jīng)80目標(biāo)篩篩分)，即得到所述頁巖氣專用復(fù)合減阻劑。
[0030]通過該方法合成的減阻劑外觀呈白色粉末，溶解時間2?3分鐘，減阻劑濃度為
0.1 %時該減阻劑的減阻率最高可達(dá)75%。
[0031]本發(fā)明的頁巖氣專用復(fù)合減阻劑，產(chǎn)品耐溫、耐老化、耐鹽，且與壓裂酸化的各種添加劑配伍性良好，對油氣田增產(chǎn)意義重大，所述干粉型結(jié)構(gòu)流體減阻劑生產(chǎn)合成時溫度可達(dá)150°C以上，并且是在瞬間完成，聚合時間短，反應(yīng)平穩(wěn)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能非常穩(wěn)定。
[0032]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1.一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，通過以下步驟制得: (1)配液:將750?950份水加入配液釜中，在攪拌下加入90?130份陽離子單體，然后對配液釜進(jìn)行加熱，在攪拌下再加入700?1300份丙烯酰胺，待其完全溶解得到配制液，整個過程的溫度不大于40°C ; (2)調(diào)節(jié)pH值:調(diào)節(jié)所述配制液的pH值至6.0?9.5； (3)聚合:將步驟2所得配置液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器，在攪拌下向配制液中依次加入引發(fā)劑A水溶液和引發(fā)劑B水溶液，然后靜置待爆聚反應(yīng)，爆聚反應(yīng)完成后得到聚合物膨脹體； (4)后處理:最后將聚合物膨脹體進(jìn)行造粒、烘干、篩分，即得到所述干粉型結(jié)構(gòu)流體減阻劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、十八烷基二甲基烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸辛基乙酯、甲基丙烯酸丁酯、十八烷基丙烯酸酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、異氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯中的一種或多種，所述引發(fā)劑A為過氧化物，所述引發(fā)劑B為亞硫酸鹽。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中pH值調(diào)整采用常規(guī)的堿性原料進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括氫氧化鈣，氫氧化鈉，氫氧化鉀;調(diào)節(jié)pH值至7?9 04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑A為過硫酸鉀、過硫酸銨、過氧化氫的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑B為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述各組分以重量份計:水800?900份、陽離子單體100?120份、丙烯酰胺800?1200份、引發(fā)劑A 15?30份、引發(fā)劑B 12?30份。7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑A水溶液的質(zhì)量濃度為I?3%。8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑B水溶液的質(zhì)量濃度為I?3%。9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑A水溶液的質(zhì)量濃度為1.5?2.5 %，所述引發(fā)劑B水溶液的質(zhì)量濃度為1.5?2.5%。10.利用權(quán)利要求1所述的一種頁巖氣專用復(fù)合減阻劑的制備方法制備的頁巖氣專用復(fù)合減阻劑。
【文檔編號】C08F220/18GK105924575SQ201610487149
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】張學(xué)武, 張學(xué)文
【申請人】江西富誠環(huán)保新材料科技有限公司