[發明專利]壓裂用減阻劑組合物和壓裂用減阻劑的制備方法及壓裂用減阻劑

有效

• 申請號: 201410452431.1
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN105384868B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 張文龍;林蔚然;伊卓;祝綸宇;劉希;杜超;方昭
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/58;C09K8/68
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 王崇,李婉婉

技術領域

本發明涉及石油天然氣開采領域，具體地，涉及一種壓裂用減阻劑組合物、一種壓裂用減阻劑的制備方法及壓裂用減阻劑。

背景技術

頁巖氣的儲層具有低孔隙率和低滲透率的特點，開采難度大，目前主要采用滑溜水壓裂工藝進行開采，將壓裂液由高壓泵注入設備進行增壓后，通過管柱高速泵入地層，高壓高速條件下流體在管內流動過程中紊流現象嚴重，壓裂液與管壁之間有較大的摩擦阻力，流體的摩擦阻力限制了流體在管道中的流動，造成管道輸量降低以及能量損耗增加。因此，需要采用在流體中添加減阻劑的方法來降低摩擦阻力的影響，從而提高施工效率。

自從美國Mitchell能源公司首次將滑溜水應用在頁巖氣的壓裂中以來，滑溜水壓裂液體系在北美地區獲得了顯著的經濟效益并且已經取代了傳統的凝膠壓裂液而成為最受歡迎的壓裂液。滑溜水壓裂液由于黏度低，攜砂能力弱、壓裂半徑小，頁巖氣滑溜水壓裂通常采用大液量(單井用液量15000m³左右)、大流量(施工流量10m³/min以上)進行施工。依靠大液量以產生更復雜的裂縫網絡，提高儲層的導流能力；依靠大流量產生紊流來攜帶支撐劑。但大流量條件下液體剪切速率較大，高分子聚合物的減阻劑被剪切后分子量降低，減阻性能下降，導致壓裂過程中壓力變化較大。

CN102977877A公開了一種頁巖氣壓裂用減阻劑及其制備方法，其公開了在鹽水溶液中，在分散劑的保護下，通過自由基引發丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉和丙烯酸鈉三種單體進行無規共聚得到的頁巖氣壓裂用減阻劑，該方法需要先通過水溶液聚合反應制備穩定劑，再通過分散聚合反應制備減阻劑，生產工藝復雜，制備總反應時間在20h以上，不利于工業化生產，同時該減阻劑有效含量低，在使用時加藥量較大。

CN103333672A公開了一種低分子量的陽離子聚丙烯酰胺耐鹽減阻劑，其具體公開了通過丙烯酰胺、烷基丙烯基季銨鹽在水溶液中進行聚合以得到低分子量減阻劑，該方法制備的減阻劑為粉劑，不能用于采用連續混配的施工工藝的大規模頁巖氣壓裂液施工中。

因此，目前亟需找到一種制備方法簡便，適合于頁巖氣壓裂用的耐剪切、耐鹽且性能優良的減阻劑。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種在頁巖氣藏壓裂增產中應用的減阻劑。通過本發明的方法制備得到的壓裂用減阻劑具有耐剪切、耐鹽且性能優良的優點，而且本發明提供的制備壓裂用減阻劑的方法簡單且成本低。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種壓裂用減阻劑組合物，該組合物中含有丙烯酰胺、式(I)所示的結構單體和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其鹽，

式(I)，

其中，在式(I)中，R₁和R₂相同或不同，各自獨立地為H或者C1-C3的烷基；n為4-24的整數。

另一方面，本發明提供一種壓裂用減阻劑的制備方法，該方法包括：將含有有機溶劑和乳化劑的油溶液與壓裂用減阻劑組合物進行第一接觸，得到混合物；然后在聚合反應條件下，在惰性氣氛下，將所述混合物與引發劑進行第二接觸，其中，所述組合物中含有丙烯酰胺、式(I)所示的結構單體和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其鹽，

式(I)，

其中，在式(I)中，R₁和R₂相同或不同，各自獨立地為H或者C1-C3的烷基；n為4-24的整數。

第三方面，本發明提供一種由本發明的上述方法制備得到的壓裂用減阻劑。

本發明通過在減阻劑分子鏈中引入少量式(I)所示的疏水性單體單元，利用疏水相互作用增強減阻劑分子鏈的結構穩定性，提高了其耐剪切能力和減阻效率；另外，在減阻劑分子鏈中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其鹽作為抗鹽型單體單元，提高了其抗鹽能力。

同時，本發明提供的壓裂用減阻劑的制備方法，其采用反相乳液聚合方法，有效含量高，所得的減阻劑在低藥量的條件下就能夠達到良好的減阻效果，同時該減阻劑為乳液產品，產品在水中溶解快，不會形成“魚眼”，能夠滿足連續混配的施工工藝的大規模頁巖氣壓裂液施工。

與現在技術相比，本發明的技術方案可以所達到的有效效果如下：

1、本發明提供的壓裂用減阻劑為乳液產品，有效含量高，得到的減阻劑在低藥量的條件下就能夠達到良好的減阻效果。例如：0.05質量％的減阻水溶液，其減阻率就可達到73.5％左右。