[发明专利]压裂用减阻剂组合物和压裂用减阻剂的制备方法及压裂用减阻剂

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采领域，具体地，涉及一种压裂用减阻剂组合物、一种压裂用减阻剂的制备方法及压裂用减阻剂。

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进行开采，将压裂液由高压泵注入设备进行增压后，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，造成管道输量降低以及能量损耗增加。因此，需要采用在流体中添加减阻剂的方法来降低摩擦阻力的影响，从而提高施工效率。

自从美国Mitchell能源公司首次将滑溜水应用在页岩气的压裂中以来，滑溜水压裂液体系在北美地区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。滑溜水压裂液由于黏度低，携砂能力弱、压裂半径小，页岩气滑溜水压裂通常采用大液量(单井用液量15000m³左右)、大流量(施工流量10m³/min以上)进行施工。依靠大液量以产生更复杂的裂缝网络，提高储层的导流能力；依靠大流量产生紊流来携带支撑剂。但大流量条件下液体剪切速率较大，高分子聚合物的减阻剂被剪切后分子量降低，减阻性能下降，导致压裂过程中压力变化较大。

CN102977877A公开了一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，其公开了在盐水溶液中，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的页岩气压裂用减阻剂，该方法需要先通过水溶液聚合反应制备稳定剂，再通过分散聚合反应制备减阻剂，生产工艺复杂，制备总反应时间在20h以上，不利于工业化生产，同时该减阻剂有效含量低，在使用时加药量较大。

CN103333672A公开了一种低分子量的阳离子聚丙烯酰胺耐盐减阻剂，其具体公开了通过丙烯酰胺、烷基丙烯基季铵盐在水溶液中进行聚合以得到低分子量减阻剂，该方法制备的减阻剂为粉剂，不能用于采用连续混配的施工工艺的大规模页岩气压裂液施工中。

因此，目前亟需找到一种制备方法简便，适合于页岩气压裂用的耐剪切、耐盐且性能优良的减阻剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种在页岩气藏压裂增产中应用的减阻剂。通过本发明的方法制备得到的压裂用减阻剂具有耐剪切、耐盐且性能优良的优点，而且本发明提供的制备压裂用减阻剂的方法简单且成本低。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种压裂用减阻剂组合物，该组合物中含有丙烯酰胺、式(I)所示的结构单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐，

式(I)，

其中，在式(I)中，R₁和R₂相同或不同，各自独立地为H或者C1-C3的烷基；n为4-24的整数。

另一方面，本发明提供一种压裂用减阻剂的制备方法，该方法包括：将含有有机溶剂和乳化剂的油溶液与压裂用减阻剂组合物进行第一接触，得到混合物；然后在聚合反应条件下，在惰性气氛下，将所述混合物与引发剂进行第二接触，其中，所述组合物中含有丙烯酰胺、式(I)所示的结构单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐，

式(I)，

其中，在式(I)中，R₁和R₂相同或不同，各自独立地为H或者C1-C3的烷基；n为4-24的整数。

第三方面，本发明提供一种由本发明的上述方法制备得到的压裂用减阻剂。

本发明通过在减阻剂分子链中引入少量式(I)所示的疏水性单体单元，利用疏水相互作用增强减阻剂分子链的结构稳定性，提高了其耐剪切能力和减阻效率；另外，在减阻剂分子链中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐作为抗盐型单体单元，提高了其抗盐能力。

同时，本发明提供的压裂用减阻剂的制备方法，其采用反相乳液聚合方法，有效含量高，所得的减阻剂在低药量的条件下就能够达到良好的减阻效果，同时该减阻剂为乳液产品，产品在水中溶解快，不会形成“鱼眼”，能够满足连续混配的施工工艺的大规模页岩气压裂液施工。

与现在技术相比，本发明的技术方案可以所达到的有效效果如下：

1、本发明提供的压裂用减阻剂为乳液产品，有效含量高，得到的减阻剂在低药量的条件下就能够达到良好的减阻效果。例如：0.05质量％的减阻水溶液，其减阻率就可达到73.5％左右。