[发明专利]页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气井致密页岩储层改造技术领域，更具体的说，涉及一种页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂及其制备方法。

背景技术

随着国内页岩气的规模化开采，压裂过程中使用的滑溜水压裂液体系普遍采用的是反相乳液降阻剂，其中的油相会给后期返排液处理带来极大困难、处理费用高，与环保要求有非常大的差距。

反相乳液降阻剂必须满足现场连续混配施工的技术要求：(1)流动性能好；乳液性能稳定，不发生分层或沉淀；用量少，减少运输或储存过程中的费用；溶解迅速，3min内完全溶解；具有一定的抗温、抗盐、抗剪切性能。合成这种高分子聚合物目前大多采用水溶液法或乳液聚合法。由于聚合物本身是一种高分子物质，聚合后溶液聚合物产物本身粘度大，溶解时间长，无法满足在线连续混配的要求。乳液聚合具有聚合反应速度快、分子量高、聚合反应后期粘度也很低等优点被广泛应用。

公开号为CN103755868A的专利报道了一种滑溜水的降阻剂，具有耐高温、低摩阻、低膨胀、低伤害、易返排的特点，但有机溶剂白油占降阻剂产品质量的40％-50％，且乳液聚合反应后的产物本身粘度非常高，粘度值高达1190和1220mPa.s，如此粘稠的降阻剂产品流动性能非常差，给在线连续混配带来极大的难度。

公开号为CN102002355A的专利报道了一种降阻剂的制备方法，其制备的降阻剂可降低清水摩阻的70-85％，但有机溶剂也达10％，后期返排液的处理难度也很大。

公开号为CN103013488A的专利报道了一种通过乳液聚合的方法合成降阻剂，合成的聚合物乳液为透明或半透明状的热力学稳定体系，能够迅速溶胀于水中，减阻效果仅为30-65％，也未见有抗温、抗剪切性性能的介绍，其使用的油相为白油、煤油、环己烷、异构烷烃的一种或几种组合，这同样给后期压裂返排液的处理带来重大技术难题。

随着国内页岩气的规模化开采，压裂过程中使用的滑溜水压裂液体系普遍采用的是反相乳液降阻剂，其中的油相会给后期返排液处理带来极大困难、处理费用高，与环保要求有非常大的差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂及其制备方法，将降阻剂中油相选用环保的生物柴油代替，生物柴油可自然降解，这样可以降低后期处理难度和成本，提高液体重复利用率，具有非常重要的意义。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)水相配制：将单体丙烯酰胺AM、丙烯酸AA和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS按质量比(3～8)：1.5：(3～8)混合，溶于水中，使单体质量百分比浓度为15％-50％，并不断搅拌，使其充分溶解，并调节pH值至7，按单体质量的0.1％-1.5％加入引发剂，溶解后备用；

(2)油相配制：将复配表面活性剂与生物柴油按质量比(0.1～2):10混合，不断搅拌直至混合均匀，形成性质均一的油相；复配表面活性剂为非离子型表面活性剂失水山梨糖醇脂肪酸酯Span-80、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚Tween-80、乳油500、烷基酚聚氧乙烯醚OP10和甲醇的混合物，表面活性剂的HLB值在4-10；

(3)反相乳液聚合：将配制的油相倒入反应器中，再将反应器置于10-20℃的低温恒温水浴槽中，开启搅拌器高速搅拌，将配制的水相缓慢加入油相中，在高速搅拌器的搅拌下形成性能稳定的乳液，油水相质量比例为1：(1～4)；同时通入氮气除体系中溶解氧，搅拌30min后，将反应器密闭，并升高体系温度至40℃-70℃，在引发剂的作用下进行聚合反应，引发成功后反应2-3h反应结束，得到目标产物。

所述步骤(1)中，按水相质量，还加入1％-10％的KCl。

所述步骤(1)中引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠氧化还原引发剂、偶氮类引发剂与过硫酸铵组成的氧化还原引发剂的一种或几种组合。

所述步骤(3)中引发成功是指体系温度升高3-4℃，视为引发成功。

上述的制备方法制得的页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂。

本发明的有益效果是：本发明采用的油相为生物柴油，具有可自然降解的优势，给后期压裂返排液处理减小了困难，也降低了处理成本。同时仍有溶解快速、流动性好、抗温耐盐的性能，具有非常广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明