本發(fā)明涉及一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，屬于試油工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前頁巖氣儲(chǔ)層改造80%以上使用滑溜水，隨著頁巖儲(chǔ)層勘探開發(fā)的不斷深入，頁巖儲(chǔ)層壓裂滑溜水用量大幅增加，壓后返排液量也隨之增加。常規(guī)滑溜水耐鹽性能差，在高礦化度返排液中溶解增黏及降阻性能均大幅下降。

公開號(hào)為cn103333672a的專利報(bào)道了一種應(yīng)用于頁巖氣藏的抗鹽降阻劑，該降阻劑是由丙烯酰胺單元和丙烯基季銨鹽單元組成的二元聚合物，屬于低分子量陽離子聚丙烯酰胺降阻劑，其特征該降阻劑可應(yīng)用于含二價(jià)金屬離子ca2+、mg2+總的質(zhì)量百分比濃度等于或大于0.5%的壓裂返排液、溶洞水、地下產(chǎn)出水配制滑溜水。但該方法制備的降阻劑為粉劑，粉劑不適用于采用連續(xù)混配施工工藝的大規(guī)模頁巖氣壓裂施工中。

公開號(hào)cn105131179a的專利報(bào)道了一種頁巖氣專用抗溫抗鹽減阻劑及生產(chǎn)工藝，該降阻劑采用丙烯酰胺、n-甲基丙烯酰胺或n,n二甲基丙烯酰胺中的一種或幾種非離子單體、抗鹽單體，通過乳液合成得到，該發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)效率高且生產(chǎn)成本低廉，有效的降低了降阻劑的生產(chǎn)及使用成本，制備的降阻劑溶解快，抗剪切性好，無毒無污染無粉塵，耐溫耐鹽好。但該專利完全未提及其降阻劑的降阻及抗鹽性能指標(biāo)，無法說明是否在高礦化度鹽水中其降阻劑仍能達(dá)到70%以上降阻率的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

公開號(hào)cn104403656a的專利介紹了一種新型兩性離子滑溜水壓裂液及其制備方法，所述的降阻劑是一種兩性離子聚丙烯酰胺“油包水”乳液，跟常規(guī)陰離子型降阻劑相比，具有抗鹽性能好、對水質(zhì)不敏感，可重復(fù)利用等優(yōu)勢。但該專利對其降阻劑抗鹽性能的評(píng)價(jià)僅限于在氯化鈉鹽水中是否有絮凝物產(chǎn)生，并未對其在鹽水中的降阻性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此無法說明其降阻劑在高礦化度鹽水中是否仍能滿足壓裂施工降阻需求。

美國專利us4152274報(bào)道一種陽離子聚丙烯酰胺，可以應(yīng)用于含氯化鈉和氯化鈣的鹽水中；美國專利us20090298721和us2009023617分別報(bào)道了一種能應(yīng)用于含有二價(jià)金屬離子水溶液的陰離子型聚丙烯酰胺類降阻劑，但需要同時(shí)使用磷酸鹽。但以上專利中均未提及其降阻劑在10萬ppm礦化度以上鹽水中的降阻性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑。本發(fā)明在分子鏈中引入了功能型單體，提高了降阻劑在高礦化度水質(zhì)條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在10萬ppm高礦化度水質(zhì)條件下仍具備良好的降阻性能，降阻率可達(dá)75.8%，適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造中的返排液多次重復(fù)利用；同時(shí)該降阻劑產(chǎn)品速溶增黏，鹽水中30s內(nèi)即能溶解起黏，滿足連續(xù)混配施工工藝的大規(guī)模頁巖氣壓裂施工需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，其特征在于：由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：30%～45%；

陽離子單體：5%～15%；

非極性溶劑：12%～20%；

乳化劑：0.5%～5%；

引發(fā)劑：0.001%～0.1%；

轉(zhuǎn)相劑：5%～10%；

余量為水。

所述的非離子單體為丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n,n-亞甲基雙丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯中的一種或幾種以任意比例混合。

所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化銨中的一種或幾種以任意比例混合。

所述的非極性溶劑為5#白油、7#白油、11#白油、15#白油中的一種或幾種以任意比例混合。

所述的乳化劑為山梨醇酐單油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯中的一種或幾種與正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一種或幾種以任意比例混合。

所述的轉(zhuǎn)相劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種與正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一種或幾種以任意比例混合。

所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丙基咪唑啉、亞硫酸氫鈉中的一種或幾種以任意比例混合。

采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明一種超濃反相乳液產(chǎn)品，適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造使用返排液等高礦化度水質(zhì)配液，產(chǎn)品具有速溶、高耐鹽、降阻性能好等特點(diǎn)。產(chǎn)品中特定的復(fù)合轉(zhuǎn)相劑能幫助產(chǎn)品在高礦化度鹽水中30s內(nèi)分散增黏，克服了目前其它類聚丙烯酰胺降阻劑在高礦化度鹽水中分散增黏速率慢的不足；同時(shí)，產(chǎn)品在含一價(jià)、二價(jià)金屬離子且礦化度達(dá)10萬ppm的鹽水中，減阻率可達(dá)75.8%，克服了目前其它降阻劑在10萬ppm高礦化度鹽水中減阻性能大幅降低，不能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)70%以上減阻率要求的不足。

2、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高礦化度返排液的回收利用，降低淡水資源消耗、避免返排液存放帶來環(huán)境傷害、節(jié)約因返排液運(yùn)輸處置增加的生產(chǎn)成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明降阻率與測試時(shí)間的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：30%；

陽離子單體：5%；

非極性溶劑：12%；

乳化劑：5%；

引發(fā)劑：0.001%；

轉(zhuǎn)相劑：10%；

余量為水。

本實(shí)施例中，所述的非離子單體為丙烯酰胺。

本實(shí)施例中，所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。

本實(shí)施例中，所述的非極性溶劑為5#白油。

本實(shí)施例中，所述的乳化劑為山梨醇酐單油酸酯與正丁醇以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的轉(zhuǎn)相劑為脂肪醇聚氧乙烯醚與正丁醇以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽。

實(shí)施例2

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：45%；

陽離子單體：15%；

非極性溶劑：20%；

乳化劑：0.5%；

引發(fā)劑：0.1%；

轉(zhuǎn)相劑：5%；

余量為水。

本實(shí)施例中，所述的非離子單體為丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的非極性溶劑為5#白油、7#白油以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的乳化劑為山梨醇酐單油酸酯、山梨醇酐三油酸酯與正丁醇、正戊醇以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的轉(zhuǎn)相劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚與正丁醇、正戊醇、正己醇以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸以任意比例混合。

實(shí)施例3

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：35%；

陽離子單體：10%；

非極性溶劑：15%；

乳化劑：3%；

引發(fā)劑：0.009%；

轉(zhuǎn)相劑：8%；

余量為水。

本實(shí)施例中，所述的非離子單體為甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化銨以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的非極性溶劑為7#白油、11#白油、15#白油以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的乳化劑為聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯與正己醇、正辛醇、月桂醇以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的轉(zhuǎn)相劑為壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚與正己醇、正辛醇、月桂醇以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的引發(fā)劑為偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丙基咪唑啉、亞硫酸氫鈉以任意比例混合。

實(shí)施例4

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：30%～45%；

陽離子單體：5%～15%；

非極性溶劑：12%～20%；

乳化劑：0.5%～5%；

引發(fā)劑：0.001%～0.1%；

轉(zhuǎn)相劑：5%～10%；

余量為水。

本實(shí)施例中，所述的非離子單體為丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n,n-亞甲基雙丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯中的一種或幾種以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化銨中的一種或幾種以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的非極性溶劑為5#白油、7#白油、11#白油、15#白油中的一種或幾種以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的乳化劑為山梨醇酐單油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯中的一種或幾種與正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一種或幾種以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的轉(zhuǎn)相劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種與正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一種或幾種以任意比例混合。

本實(shí)施例中，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丙基咪唑啉、亞硫酸氫鈉中的一種或幾種以任意比例混合。

實(shí)施例5

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：丙烯酰胺35%、n,n-二甲基丙烯酰胺8%；陽離子單體：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨10%；非極性溶劑：7#白油15%；乳化劑：山梨醇酐單油酸酯1.5%、正辛醇：0.5%；引發(fā)劑：偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽0.05%；轉(zhuǎn)相劑：脂肪醇聚氧乙烯2%、正辛醇3%；余量為水。

上述原料配制成反相乳液體系后引發(fā)聚合，即得均一、穩(wěn)定高耐鹽反相乳液降阻劑。經(jīng)管路摩阻儀測定，在10萬ppm氯化鈉鹽水中，0.1%降阻劑加量，降阻率為72.6%。

實(shí)施例6

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：丙烯酰胺32%、甲基丙烯酸甲酯10%；陽離子單體：二甲基二烯丙基氯化銨15%；非極性溶劑：15#白油18%；乳化劑：山梨醇酐單油酸酯2%、正己醇：0.5%；引發(fā)劑：偶氮二異丁基脒鹽酸鹽0.05%、亞硫酸氫鈉0.02%；轉(zhuǎn)相劑：壬基酚聚氧乙烯醚4%、正己醇5%，余量為水。

上述原料配制成反相乳液體系后引發(fā)聚合，即得均一、穩(wěn)定高耐鹽反相乳液降阻劑。經(jīng)管路摩阻儀測定，在10萬ppm氯化鈉鹽水中，0.1%降阻劑加量，降阻率為70.1%。

實(shí)施例7

一種適用于頁巖儲(chǔ)層壓裂改造的高耐鹽反相乳液降阻劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制成：

非離子單體：n,n-二甲基丙烯酰胺35%、甲基丙烯酸月桂酯6%；陽離子單體：丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨10%；非極性溶劑：5#白油20%；乳化劑：山梨醇酐單油酸酯2%、正辛醇：0.5%；引發(fā)劑：偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽0.03%、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽0.02%、亞硫酸氫鈉0.02%；轉(zhuǎn)相劑：烷基酚聚氧乙烯醚5%、正辛醇5%，余量為水。

上述原料配制成反相乳液體系后引發(fā)聚合，即得均一、穩(wěn)定高耐鹽反相乳液降阻劑。經(jīng)管路摩阻儀測定，在10萬ppm氯化鈉鹽水中，0.1%降阻劑加量，降阻率為71.2%。

本發(fā)明降阻率與測試時(shí)間的關(guān)系如圖1所示，其降阻率穩(wěn)定在70%—80%之間。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，上述實(shí)施例不對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容作任何形式上的限制，所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了本說明書后，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上具體實(shí)施方式所作的任何簡單變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。