[发明专利]一种水溶性减阻剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于油田增产领域，具体涉及一种水力压裂用减阻剂及其制备和应用。 

背景技术

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恺发最主要的增产措施是减阻压裂，即利用低摩阻滑溜水压裂液进行体积改造。滑溜水压裂液体系是针对致密非常规储层改造而发展起来的一种新的压裂液体系。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。 

滑溜水压裂液是指在清水中加入一定量支撑剂以及极少量的减阻剂、破乳助排剂、粘土稳定剂、杀菌剂等添加剂的一种压裂液体系。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极大的优势，如滑溜水压裂液极大地减少了凝胶对地层及裂缝的伤害：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，而滑溜水压裂液中只含有少量的减阻剂等添加剂，并且易于返排，大大降低了地层及裂缝伤害，从而有利于提高产量；并且滑溜水压裂液成本较低：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便可以得到开发；此外使用滑溜水压裂液能够产生复杂度更高体积更大的裂缝网络：这是由于减阻水具有较低的黏度以及施工时的泵入速率较高，裂缝复杂度和体积的提高增加了储层的有效增产体积，使得产量增加；更为重要的是由于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。 

因此，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。但目前国内拥有自主知识产权的减阻剂不多，各大油田上主要是以线性胶和国外的减阻剂为主，从而无形中提高了施工成本。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于滑溜水压裂液的水溶性减阻剂及其制备及应用，通 过采用反相微乳液聚合，同时控制分子结构，在高分子聚合物结构中同时引入亲水和疏水基团，以及通过长时间低温反应，获得较大分子量的聚合物，使合成的聚合物具有良好的减阻性能和增稠能力，在压裂施工中可有效降低管路摩阻，减小泵功和提高施工液体的携砂能力的。并且通过加入助溶分散的表面活性剂体系，使最终的产品获得了极好的水分散性和溶解性，可有效满足滑溜水压裂的现场施工要求。 

本发明中水溶性减阻剂的制备采用的技术方案是：将占总体系质量分数的3-5wt%乳化剂和40-42wt%溶剂油加入到反应器中，充分搅拌，并在油相中加入0-5wt%亲油性丙烯基单体，溶解分散均匀后形成油相。同时将10-20wt%亲水性丙烯基单体充分溶解于水中，并加入浓度40%的氢氧化钠水溶，将体系pH值调至8-9形成水相。开始反应时将水相慢慢滴入油相中搅拌均匀，在搅拌速度为1000转/min的条件下充分乳化30min，随后保持搅拌速度为300转/min，在通入氮气保护的条件下分次加入0.25-0.45wt%引发剂，保持30℃，反应48h，冷却降温，后加入0.05wt%的阻聚剂，即得到半透明、稳定的反相微乳液体系。 

本发明所采用的亲水单体有丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、甲基丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或多种混合物。亲油单体有丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯或甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合物。乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯与聚山梨酯或烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。溶剂油有苯、甲苯、二甲苯、环己烷、环戊烷、石脑油、汽油、煤油、柴油或白油中的一种或多种混合物。引发剂有过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵-亚硫酸(氢)钠、过硫酸钾-亚硫酸(氢)钠、过硫酸铵-硫代硫酸钠、过硫酸钾-硫代硫酸钠或水溶性偶氮引发剂。阻聚剂有对苯二酚、对苯酚单丁醚、叔丁基邻苯二酚或环烷酸铜中的一种或多种混合物。 

本发明中水溶性减阻剂的使用采用的技术方案是：将制备的反相微乳液体系和一定量的表面活性剂充分混合，表面活性剂用量为反相微乳液质量的5-10%，即得到水溶性减阻剂，现场配制时按每吨水中加入质量分数为0.06-0.25%水溶性减阻剂，0.2-0.5%破乳助排剂以及0.5%粘土稳定剂，混合均匀后得到滑溜水压裂液。