專利名稱：一種頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油天然氣開采領(lǐng)域，特別是涉及一種頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
頁(yè)巖氣是潛力非常巨大的非常規(guī)天然氣資源，引發(fā)了石油工業(yè)的一場(chǎng)革命。頁(yè)巖氣開發(fā)通常使用滑溜水進(jìn)行壓裂，一口頁(yè)巖氣水平井滑溜水使用量高達(dá)數(shù)萬(wàn)方，壓裂后滑溜水的處理成為一個(gè)突出的問(wèn)題，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的添加劑的研發(fā)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
由于頁(yè)巖氣壓裂時(shí)的液體排量很大，必須在清水中加入一定量的減阻劑如羥丙基胍膠、聚丙烯酰胺等，用來(lái)降低液體在管路中的摩阻，提高施工效果。為了增強(qiáng)溶解性和分散性，通常將減阻劑制作成以礦物油為外相的懸浮液，礦物油的使用大大增加了返排液的處理難度。常用的羥丙基胍膠減阻劑是一種半乳甘露聚糖，容易被微生物降解，因此滑溜水中通常還需要加入一定量的殺菌劑。殺菌劑的使用，造成了更加嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，使返排液的處理更加復(fù)雜。
用于降低流體流動(dòng)阻力的化學(xué)試劑通常被稱為減阻劑，一般可分為表面活性劑、 纖維素和高分子聚合物三類。公開號(hào)為CN1850939A的專利報(bào)道了一種油井用水溶性減阻劑的合成方法，該減阻劑通過(guò)抑制油井中臘的析出，可以應(yīng)用于原油采輸過(guò)程中，降低原油在井筒中的流動(dòng)阻力。公開號(hào)為CN1487985的專利報(bào)道了一種表面活性劑類的減阻劑，這是一種水溶性的表面活性劑，具有良好的抗剪切能力，可以應(yīng)用于供熱等循環(huán)水領(lǐng)域。但表面活性劑減阻劑通常需要在臨界膠束濃度以上使用，因而使用濃度較高，應(yīng)用受到限制。公開號(hào)為CN101886740A的專利報(bào)道了一種油溶性的原油輸送用降粘減阻劑，在原油長(zhǎng)距離管輸過(guò)程中，使用原油減阻劑可以大大節(jié)省原油輸送成本。減阻劑在原油集輸領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用研究還較少。
為了解決現(xiàn)有的減阻劑溶解速度慢，同時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染的不足，研制一種不含有機(jī)溶劑，不受細(xì)菌侵蝕，對(duì)環(huán)境友好，在水中具有良好的溶解性和分散性，且降阻率高的減阻劑成為當(dāng)務(wù)之急。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑，該減阻劑在常規(guī)聚丙烯酰胺的基礎(chǔ)上引入了功能性單體，提高了減阻劑在管路中的抗剪切性能，具有不含有機(jī)溶劑、速溶、降阻率高的特點(diǎn)，無(wú)需使用殺菌劑，有利于環(huán)保。
本發(fā)明的另一目的還在于提供上述減阻劑的制備方法，該方法原理可靠，操作簡(jiǎn)便，采用分散聚合的方法大大提高了減阻劑的分散性和溶解性，通過(guò)該方法制備的減阻劑為水溶性高分子聚合物乳液，可以直接使用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
一種頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑，其各組分及質(zhì)量比如下
水溶性高分子聚合物，20 35% ；
穩(wěn)定劑，I 5% ；
無(wú)機(jī)分相劑，20 30% ；
螯合劑，O.01 O. 1% ;
助溶劑，O.5 2%;
其余為水。
該減阻劑是一種混合物，外觀為乳白色粘稠狀液體。
所述水溶性高分子聚合物為該減阻劑的有效成份，其合成通過(guò)自由基引發(fā)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(jìn)行無(wú)規(guī)共聚得到，其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑，其各組分及質(zhì)量比如下 水溶性高分子聚合物，20 35%， 穩(wěn)定劑，I 5%, 無(wú)機(jī)分相劑，20 30%， 螯合劑，0. 01 0. 1%， 助溶劑，0. 5 2%, 其余為水； 所述水溶性高分子聚合物結(jié)構(gòu)如下
2.如權(quán)利要求I所述的減阻劑，其制備方法包括以下步驟 1)制備穩(wěn)定劑先將陰離子水溶性單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉和丙烯酸鈉按質(zhì)量比9:1的比例溶于去離子水中，充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙?，加入適量氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值在6. 5左右，通氮?dú)獬?0 20min后，在40 60°C下加入氧化還原引發(fā)劑，引發(fā)劑的加入量為總單體質(zhì)量的0. 05 0. 2%，反應(yīng)持續(xù)8h后得到無(wú)色、透明、粘稠狀的穩(wěn)定劑； 2)將I 5質(zhì)量％的穩(wěn)定劑加入到去離子水中，持續(xù)攪拌至完全溶解，然后加入20 30質(zhì)量％的無(wú)機(jī)分相劑； 3)將非離子單體和陰離子單體加入到步驟2)的溶液中，所述非離子單體為丙烯酰胺，所述陰離子單體為丙烯酸鈉和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉，丙烯酰胺、丙烯酸鈉和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉的質(zhì)量比為I: (0. 15^0. 4) : (0. 05^0. 15)，總的單體質(zhì)量為20 35%，然后加入0. 01 0. I質(zhì)量％的螯合劑和0. 5 2質(zhì)量％的助溶劑，充分?jǐn)嚢枋顾薪M分完全溶解，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值在5. 5 7之間，恒定溫度在30 60°C之間，通氮?dú)怛?qū)氧10 20min后，勻速滴加占總單體質(zhì)量0. 01 0. 05質(zhì)量％的偶氮類引發(fā)劑； 4)反應(yīng)4h后，加入占總單體質(zhì)量0.I 0.5質(zhì)量％的氧化還原引發(fā)劑，反應(yīng)8 12h后得到頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑。
3.如權(quán)利要求2所述的減阻劑的制備方法，其特征在于，所述偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽或偶氮二氰戊酸，所述氧化還原引發(fā)劑中的氧化劑為過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫或其混合物，還原劑為亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鈉、三乙醇胺 或其混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種頁(yè)巖氣壓裂用減阻劑及其制備方法，該減阻劑各組分及質(zhì)量比如下水溶性高分子聚合物20～35%，穩(wěn)定劑1～5%，無(wú)機(jī)分相劑20～30%，螯合劑0.01～0.1%，助溶劑0.5～2%，其余為水；所述水溶性高分子聚合物通過(guò)自由基引發(fā)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(jìn)行無(wú)規(guī)共聚得到，其分子量在600-1000萬(wàn)之間；所述穩(wěn)定劑由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉和丙烯酸鈉共聚而成，粘均分子量在10～50萬(wàn)之間。該減阻劑在常規(guī)聚丙烯酰胺的基礎(chǔ)上引入功能性單體，提高了減阻劑在管路中的抗剪切性能，具有不含有機(jī)溶劑、速溶、降阻率高的特點(diǎn)，無(wú)需使用殺菌劑，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
文檔編號(hào)C08F220/56GK102977877SQ20121051249
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者劉通義, 趙眾從, 羅平亞, 陳光杰, 向靜, 林波, 李燕 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)