[发明专利]一种压裂用降阻剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂用降阻剂，以及一种压裂用降阻剂的制备方法。

背景技术

页岩气的储层具有低孔隙率和低渗透率的特点，开采难度大，目前主要采用滑溜水压裂工艺开采，压裂液由高压泵注入设备增压后，通过管柱高速泵入地层，高压高速条件下流体在管内流动过程中紊流现象严重，压裂液与管壁之间有较大的摩擦阻力，流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量损耗增加。因此，需要采用在流体中添加降阻剂的方法来降低摩擦阻力的影响，提高施工效率。

降阻剂是在液体中加入少量的高分子聚合物或表面活性剂，使液体在湍流流动时通过影响湍流结构大幅度减小阻力，也称为Toms效应。高分子聚合物降阻率高，价格便宜，滑溜水压裂液中常用的高分子降阻剂主要为胍胶和聚丙烯酰胺类聚合物，胍胶的不溶物一般在8%左右，同时破胶后残渣较多，对地层和裂缝的伤害较大。聚丙烯酰胺类聚合物水不溶物相对较少，具有一定的降阻性能和耐剪切能力。

专利申请CN103045226A公开了一种降阻剂及其制备方法和使用该降阻剂的滑溜水压裂液及其制备方法，这种降阻剂以聚氧化乙烯作为主要降阻成份，具有较好的降阻性能，但有机溶剂占了降阻剂产品质量的40%～85%、非离子表面活性剂占了降阻剂产品质量的0～10%，具有严重的环境问题，另外聚氧化乙烯耐剪切能力较差，在高剪切的滑溜水压裂施工中会迅速降解，导致降阻性能下降。

专利申请CN102977877A公开了一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，它是在盐水溶液中在分散剂的保护下通过自由基引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠三种单体进行无规共聚得到乳状、均匀分散的降阻剂，具有较好的耐剪切性能，但按照该专利申请的方法制备的产品放置过夜后结块，粘度很高，流动困难，无法满足现场施工要求，而且在流量较低条件下，该发明合成的降阻剂的降阻效率仅为20%。

现在急需一种溶解速度快、降阻率高、贮存稳定性高、粘土膨胀抑制性和抗剪切性能高，地层伤害性低等优点的降阻剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中降阻剂的溶解速度慢、降阻率低、贮存稳定性低、粘土膨胀抑制性低、抗剪切性能差和地层伤害性高等缺陷，提供一种压裂用降阻剂的制备方法，以及一种该方法制备的压裂用降阻剂。

本发明的发明人在研究中发现，只要将丙烯酰胺系单体、含双键的带羟基非离子系单体、多羟基非离子聚合物模板、螯合剂、分子量调节剂和水混合制得水溶液；然后将该水溶液制成油包水乳液，在惰性气氛下，将油包水乳液进行聚合反应，然后将聚合反应得到的混合物与转相剂接触；其中，所述乳化剂的亲水亲油平衡值为4-6，所述多羟基非离子聚合物模板的分子量小于50万，所述多羟基非离子聚合物模板的结构式如式（I）或式（Ⅱ）所示，即可制得溶解速度快、降阻率高、粘土膨胀抑制性高、抗剪切性能好和地层伤害性低的降阻剂。

A是O或NH；

R₁是氢或甲基；

R₂是C₁-C₁₂的亚烷基或异构亚烷基。

因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种压裂用降阻剂的制备方法，该方法包括：

（1）将丙烯酰胺系单体、含双键的带羟基非离子系单体、多羟基非离子聚合物模板、螯合剂、分子量调节剂和水混合，得到水溶液；

（2）将有机溶剂与乳化剂接触，得到油溶液；

（3）将步骤（1）得到的水溶液与步骤（2）得到的油溶液接触，得到油包水乳液；

（4）在惰性气氛下，将步骤（3）得到的油包水乳液与引发剂分批接触，并进行聚合反应，然后将聚合反应得到的混合物与转相剂接触；

其中，所述乳化剂的亲水亲油平衡值为4-6，所述多羟基非离子聚合物模板的分子量小于50万，所述多羟基非离子聚合物模板的结构式如式（I）或式（Ⅱ）所示：

A是O或NH；

R₁是氢或甲基；

R₂是C₁-C₁₂的亚烷基或异构亚烷基。

另一方面，本发明还提供了根据上述方法制备的压裂用降阻剂。