CN103540309A - 一种可重复使用的水力压裂降阻剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可重复使用的水力压裂降阻剂及其制备方法与应用，该可重复使用的压裂降阻剂，原料重量份组分如下：油相45～65份，油相增稠粉0.1～1.0份，分散剂0.3～1.5份，稳定剂2～12份，水溶性高分子30～45份。本发明还涉及上述可重复使用的水力压裂降阻剂的制备方法与应用。本发明的可重复使用的压裂降阻剂在较低的使用浓度（0.1～0.2wt%）就可以达到60%以上降阻率；与改性胍胶等压裂液及储层流体配伍性好；由于降阻剂主要组分天然高分子-接枝聚丙酰胺分子量较低，加之稳定剂聚氧化乙烯存在，可耐压裂过程中连续的高强度剪切，返排后可重复使用。

Description

一种可重复使用的水力压裂降阻剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种可重复使用的水力压裂降阻剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种低渗透致密砂岩储层或页岩气储层的可重复使用的水力压裂降阻剂及其制备方法与应用，属于油田化学与工程技术领域。
背景技术
低渗致密油气储层或页岩气储层因其储层物性差、孔隙度和渗透率低，通常无法提供经济开采所需的渗流通道，多数都需实施水力压裂才能达到工业开采价值。压裂成功的关键之一就是压裂液综合性能的优异程度。常规的聚合物基压裂液体系（如改性瓜胶、高分子聚丙烯酰胺等）易造成储层伤害，而粘弹性表面活性剂压裂液（清洁压裂液）尽管伤害较低，但是应用成本高，因此目前国内外主要采用清水压裂、活性水压裂以及滑溜水压裂等。其中，滑溜水作为致密砂岩与页岩储层压裂施工的主要压裂液，具有无固相水不溶物和常规胶体残渣的特点。同时，摩阻低，可在保持措施效果的前提下节约30%的液体成本，因此受到国内外石油公司广泛关注。同时，在致密储层与页岩储层压裂过程中，液体排量大，返排液多，使后续处理排放难度大大增加，加之压裂液中关键组分降阻剂大多依靠进口，价格昂贵，从而严重阻碍了我国致密砂岩与页岩油气资源的高效开发。因此，在致密储层与页岩储层压裂开发过程中，选择低伤害、可重复使用以及可显著降低压裂液摩阻的降阻剂就显得尤为重要。
近年来，国内外学者对压裂降阻剂进行了较为广泛研究。如中国专利文献CN1487985A（申请号：02804037.6）公开了一种表面活性剂类的减阻剂，这是一种水溶性的表面活性剂，具有良好的抗剪切能力，可以应用于供热等循环水领域。但表面活性剂减阻剂通常需要在临界胶束浓度以上使用，因而使用浓度较高，应用受到限制。
中国专利文献CN102002355A（申请号：201010526794.7）公开了一种压裂液降阻剂的制备方法，包括：a、所述压裂液降阻剂在按质量百分比计由下列组分组成：聚丙烯酰胺0.6%，聚乙烯醇8%，表面活性剂5%，有机溶剂10%，其余量为水。按如下步骤①在反应釜中按照质量百分比加入水。②按照配比，加热到60℃后缓慢加入聚乙烯醇。③连续搅拌30min待聚乙烯醇完全溶解。④按照配比，冷却温度到30℃后一次性加入十二烷基三甲基氯化铵和乙醇，搅拌10min混合均匀。⑤按照配比缓慢加入聚丙烯酰胺并且连续搅拌60min待其完全溶解即得降阻剂产品。所述聚丙烯酰胺分子量为1500万；所述聚乙烯醇分子量为25万；所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵；所述有机溶剂为乙醇。b、将步骤a形成的降阻剂按照0.5%-1.5%的质量分数溶于水即可得到低摩阻压裂液。中国专利文献CN102977877A（申请号：201210512496.1）公开了一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，该减阻剂各组分及质量比如下：水溶性高分子聚合物20-35%，稳定剂1-5%，无机分相剂20-30%，鳌合剂0.01-0.1%，助溶剂0.5-2%，其余为水；所述水溶性高分子聚合物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，其分子量在600-1000万之间；所述稳定剂由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠共聚而成，粘均分子量在10-50万之间。上述专利文献公开的三种降阻剂主要以聚丙酰胺及其衍生物为主，其形态以粉体与乳液为主，这类降阻剂尽管具有良好的降阻性，但是在致密储层或页岩储层压裂的高速剪切下降阻剂分子结构容易破坏，不易再重复使用，并且生物可降解性较差，分子量较大，吸附造成储层伤害，外排容易污染环境。在矿场应用过程中溶解速度较慢，不适合在线混配以提高施工效率。
中国专利文献CN102516975A（申请号：201110401452.7）公开了一种页岩气藏速溶可回收滑溜水；滑溜水的组成按重量百分比为：降阻剂0.02-0.1%、氯化钾0.2-2.0%、助排剂0.1-0.5%、防膨剂0.1-0.5%、余量为水；降阻剂为聚丙酰胺或聚丙酰胺衍生物，分子量位于5×105-1×106之间，助排剂为氟碳表面活性剂0.5%-2.0%，低分子醇类溶剂10.0%-15.0%，高分子醇类助剂3.0%-5.0%，工业级碳氢链表面活性剂10.0%-20.0%，余量为水组成；防膨剂为阳离子聚季铵盐、聚季磷酸盐或聚季硫酸盐；能在20-30s完全溶胀，形成均一的体系，不需要氧化破胶剂，能降低对裂缝导流能力的伤害，可回收利用压裂返排液，降低了废液处理成本。该专利文献公开的降阻剂使用了分子量较低的聚丙酰胺或聚丙酰胺衍生物，提高了降阻剂的耐剪切性能，并可回收再用，但生物可降解性较差，高速剪切下容易乳化，大大增加了后续返排液处理难度。
中国专利文献CN103045226A（申请号：201310020092.5）公开了一种降阻剂及其制备方法和使用该降阻剂的滑溜水压裂液及其制备方法，该降阻剂的组成及质量百分比为：聚氧化乙烯10%-40%、有机溶剂40%-85%、非离子表面活性剂0-10%、分散剂0-10%;滑溜水压裂液的组成及质量百分比为:降阻剂0.05%-0.2%、助排剂0.2%-0.5%、防膨剂1.0%-3.0%、杀菌剂0.1%-0.3%，余量为清水。该类降阻剂具有良好的降阻效果，但是聚氧化乙烯固有的特性对加料速度有很大影响，为了增强溶解性与分散性，一般配制为浆料，该专利文献使用的溶剂主要是矿物油类，大大增加了返排液的处理难度。并且配制的浆料较长时间放置容易分层，不利于矿场计量取料。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明提供一种可重复使用的压裂降阻剂及其制备方法与应用，该降阻剂适合用于致密储层与页岩储层水力压裂改造。
本发明技术方案如下：
一种可重复使用的压裂降阻剂，原料重量份组分如下：
油相45～65份，油相增稠粉0.1～1.0份，分散剂0.3～1.5份，稳定剂2～12份，水溶性高分子30～45份；
所述的油相为生物柴油；
所述的油相增稠粉为苯烯-乙烯-丙烯共聚物；
所述的分散剂为SiO2粉末；
所述的稳定剂为聚氧化乙烯，重均分子量50～600万；
所述的水溶性高分子为水溶性天然高分子-接枝聚丙烯酰胺，重均分子量为50～500万，丙烯酰胺的接枝率≥60%，水溶性天然高分子与丙烯酰胺的质量用量比为1/3～1/2，所述的水溶性天然高分子为多糖类水溶性天然高分子。
根据本发明，优选的，所述的可重复使用的压裂降阻剂，原料重量份组分如下：
油相45～55份，油相增稠粉0.2～0.5份，分散剂0.5～0.8份，稳定剂5～10份，水溶性高分子35～40份。
根据本发明，优选的，所述的苯烯-乙烯-丙烯共聚物中苯烯：乙烯：丙烯按10：15：20的摩尔比共聚反应；更优选的，苯烯-乙烯-丙烯共聚物的粘均分子量为20万。
根据本发明，优选的，所述的SiO2粉末为微米级SiO2粉末。所述的分散剂也可选用常规SiO2粉末或纳米级SiO2粉末。
根据本发明，优选的，所述的稳定剂聚氧化乙烯重均分子量为50万、100万、200万、400万、600万，更优选重均分子量为200万的聚氧化乙烯经粉碎过120目筛所得。
根据本发明，优选的，所述的水溶性高分子为淀粉-接枝聚丙酰胺、纤维素-接枝聚丙酰胺或壳聚糖-接枝聚丙酰胺，更优选重均分子量为100～200万的淀粉-接枝聚丙酰胺经粉碎过120目筛所得。
本发明淀粉-接枝聚丙酰胺、羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺或壳聚糖-接枝聚丙酰胺可按现有技术制备得到；
优选的，淀粉-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）用Span-80（司盘80）、Tween-60（吐温-60）和OP-10（主要成分是烷基酚聚氧乙烯醚）按（90-100）：（1-5）：（1-5）的质量比混合均匀得复合乳化剂；
（2）称取一定体积的液体石蜡置于三口烧瓶中，并且将三口烧瓶置于恒温水浴锅中；称取一定量的复合乳化剂加入到三口烧瓶中，搅拌使之与液体石蜡混合均匀并控制HLB值（亲水疏水平衡值，也称水油度）在4.3～6.2之间；通氮气以除去三口瓶中的氧气直至接枝反应完成；
（3）分别配制玉米淀粉乳溶液与引发剂溶液（引发剂浓度为3.451mmol/L），加入到三口烧瓶中；升温至45～50℃，引发15～20min；
（4）按照丙烯酰胺单体与玉米淀粉的质量比为1.5:1～1.7:1准确称取丙烯酰胺单体溶于水中，缓慢滴加到三口烧瓶；反应3-5h后转移至无水乙醇中，强力搅拌破乳，固体产物经过滤、丙酮多次洗涤后，在65℃恒温下真空干燥至质量恒定，即得淀粉-接枝聚丙酰胺。
优选的，羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）称取羧甲基纤维素置于四颈瓶中，加入蒸馏水，水浴加热溶解；
（2）以过硫酸铵为引发剂，按羧甲基纤维素与丙烯酰胺投料质量比1:2、1:5或1:8进行接枝共聚，反应时间均为3h，获得接枝共聚物；（不同的投料比获得不同接枝率的接枝共聚物）
（3）待上述反应完成后，以丙酮为沉淀剂，得到白色沉淀物，过滤并充分干燥后，将样品磨细，在索氏提取器中以丙酮为提取液抽提48h，除去未参加反应的单体和聚丙烯酰胺均聚物；再将产物置于真空烘箱60℃干燥至恒重，即得羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺。
优选的，壳聚糖-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）称取壳聚糖用5wt%CH3COOH溶液配成壳聚糖浓度为2-3g/100mL的溶液置于装有搅拌装置回流冷凝管、氮气导入管和温度计的四颈瓶中；
（2）升温至40℃保持恒温，通30min N2去除瓶中O2后，按照（6-8）×10-3mol/L浓度加入引发剂硝酸铈铵溶液，40min后按照0.6-1.2mol/L的浓度加入丙烯酰胺进行接枝共聚；
（3）反应4-5h后加入乙醇，并用20wt%NaOH调节pH值为6～7，得白色絮状沉淀物，分离并用乙醇洗3至5次，将产物真空干燥至恒重，即得壳聚糖-接枝聚丙酰胺。
根据本发明，一种可重复使用的压裂降阻剂的制备方法，步骤如下：
（1）取油相增稠粉，加入生物柴油中，500～800r/min的转速条件下匀速搅拌8～12min，置于50～80℃恒温静置24～30h，取出后在600～800r/min的转速条件下匀速搅拌至完全溶解后得到增稠生物柴油；
（2）将稳定剂聚氧化乙烯与水溶性高分子粉碎，过120～150目筛获得均匀的聚氧化乙烯粉末与水溶性高分子粉末；
（3）常温下以200～400r/min匀速搅拌（1）中得到的增稠生物柴油，加入分散剂，添加完毕后继续以200～400r/min匀速搅拌8～15min，使其分散均匀，得分散液；
（4）以300～500r/min匀速搅拌（3）中得到的分散液，逐渐加入（2）中过筛后的稳定剂聚氧化乙烯与水溶性高分子，添加完毕后以500～1000r/min匀速搅拌使其分散均匀，静置20～30min，即得可重复使用的压裂降阻剂。
根据本发明，优选的，步骤（1）中恒温静置的温度为60～70℃。
本发明可重复使用的压裂降阻剂，应用于致密气储层与页岩储层的压裂改造。
与已有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的可重复使用的压裂降阻剂在较低的使用浓度（0.1～0.2wt%）就可以达到60%以上降阻率；与改性胍胶等压裂液及储层流体配伍性好；由于降阻剂主要组分天然高分子-接枝聚丙酰胺分子量较低，加之稳定剂聚氧化乙烯存在，可耐压裂过程中连续的高强度剪切，返排后可重复使用。
2、本发明的可重复使用的压裂降阻剂主要成分如油相、水溶性高分子在储层条件下可生物降解，降低了返排液处理难度以及对环境可能造成的污染。
3、本发明的可重复使用的压裂降阻剂，形态稳定，长时间静置不分层，溶解速度快，5min内可完全溶解，有利于矿场连续混配施工，节约作业时间，并且制备过程简单，过程易控制。
4、本发明的可重复使用的压裂降阻剂的制备方法，步骤简单，易于推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的可重复使用的水力压裂降阻剂的产品照片。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。
实施例中各原料组成均为重量份。
原料说明：
实施例中下述原料均为市购产品，其中：油相增稠粉（苯乙烯-乙烯-丙烯共聚物，粘均分子量为20万），威海云清化工开发院有售；SiO2粉末（微米级），邱博工程材料（青岛）有限公司有售；生物柴油，河南省南阳市内乡县龙翔生物科技有限公司；聚氧化乙烯（工业级），重均分子量为200万，日本住友化学工业株式会社。
实施例中所述的淀粉-接枝聚丙烯酰胺按如下步骤制备得到：
（1）将Span-80、Tween-60和OP-10按90：5：5的质量比混合均匀得复合乳化剂；
（2）称取80ml的液体石蜡置于250ml三口烧瓶中，并且将三口烧瓶置于30℃恒温水浴锅中；称取5g的复合乳化剂加入到三口烧瓶中，搅拌使之与液体石蜡混合均匀并控HLB值在4.3～6.2之间；通氮气以除去三口瓶中的氧气直至接枝反应完成；
HLB值的控制通过下述方式实现：控制复合乳化剂质量浓度在4%～8%之间，液体石蜡为油相，控制油水体积比在1～1.6之间，搅拌均匀形成稳定的反相乳液体系；
（3）称取3g玉米淀粉配制60ml的玉米淀粉乳溶液，与过硫酸铵引发剂溶液混合（引发剂浓度为3.451mmol/L），加入到三口烧瓶中；升温至45～50℃，引发20min；
（4）按照丙烯酰胺单体与玉米淀粉的质量比为1.5:1准确称取4.5g丙烯酰胺单体溶于水中，缓慢滴加到三口烧瓶；反应5h后转移至无水乙醇中，强力搅拌破乳，固体产物经过滤、丙酮多次洗涤后，在65℃恒温下真空干燥至质量恒定，即得淀粉-接枝聚丙酰胺，重均分子量为140-180万。
实施例中所述的羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）称取100ml浓度为2g/100ml的羧甲基纤维素溶液置于250ml四颈瓶中，加入50ml的蒸馏水，60℃水浴加热溶解；
（2）以过硫酸铵为引发剂，按羧甲基纤维素与丙烯酰胺投料质量比1:8加入丙烯酰胺16g，进行接枝共聚，反应时间为3h；
（3）待上述反应完成后，以丙酮为沉淀剂，得到白色沉淀物，过滤并充分干燥后，将样品磨细，在索氏提取器中以丙酮为提取液抽提48h，除去未参加反应的单体和聚丙烯酰胺均聚物；再将产物置于真空烘箱60℃干燥至恒重，即得羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺，重均分子量为160-200万。
实施例中所述的壳聚糖-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）称取4.5g的壳聚糖用5wt%CH3COOH溶液配成壳聚糖浓度为3g/100mL的溶液置于装有搅拌装置回流冷凝管、氮气导入管和温度计的四颈瓶中；
（2）升温至40℃保持恒温，通30min N2去除瓶中O2后，按照8×10-3mol/L浓度加入引发剂硝酸铈铵溶液，40min后按照1mol/L的浓度加入丙烯酰胺进行接枝共聚；
（3）反应5h后加入15-20ml的乙醇，并用20wt%NaOH调节pH值为6～7，得白色絮状沉淀物，分离并用乙醇洗3至5次，将产物真空干燥至恒重，即得壳聚糖-接枝聚丙酰胺，重均分子量为150-180万。
所述的Span-80、Tween-60、OP-10、液体石蜡、玉米淀粉、过硫酸铵、丙烯酰胺、羧甲基纤维素、丙酮、壳聚糖、CH3COOH和乙醇均为市购产品。
实施例1
常温下，取0.2份油相增稠粉，加入到45份生物柴油中，800r/min的转速条件下匀速搅拌10min，置于65℃恒温静置30h，取出后在700r/min的转速条件下匀速搅拌45min完全溶解后得到增稠生物柴油；以300r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.5份SiO2粉末，添加完毕后继续以400r/min匀速搅拌8min，使其分散均匀后，继续以350r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入10份经150目过筛后的聚氧化乙烯与30份经120目过筛后的淀粉-接枝聚丙烯酰胺，添加完毕后以500r/min匀速搅拌20min使其分散均匀，静置30min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂，如图1所示。由图1可以看出，产品均匀，外观形态良好。
实施例2
常温下，取0.25份油相增稠粉，加入到50份生物柴油中，500r/min的转速条件下匀速搅拌12min，置于67℃恒温静置27h，取出后在800r/min的转速条件下匀速搅拌40min完全溶解后得到增稠生物柴油；以350r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.6份SiO2粉末，添加完毕后继续以350r/min匀速搅拌15min，使其分散均匀后，继续以390r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入7.5份经120目过筛后的聚氧化乙烯与35份经130目过筛后的羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺，添加完毕后以600r/min匀速搅拌30min使其分散均匀，静置25min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂。
实施例3
常温下，取0.3份油相增稠粉，加入到55份生物柴油中，700r/min的转速条件下匀速搅拌8min，置于69℃恒温静置24h，取出后在750r/min的转速条件下匀速搅拌30min完全溶解后得到增稠生物柴油；以300r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.55份SiO2粉末，添加完毕后继续以400r/min匀速搅拌10min，使其分散均匀后，继续以420r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入5份经140目过筛后的聚氧化乙烯与40份经140目过筛后的淀粉-接枝聚丙烯酰胺，添加完毕后以700r/min匀速搅拌25min使其分散均匀，静置30min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂。
实施例4
常温下，取0.25份油相增稠粉，加入到50份生物柴油中，600r/min的转速条件下匀速搅拌12min，置于70℃恒温静置28h，取出后在800r/min的转速条件下匀速搅拌40min完全溶解后得到增稠生物柴油；以400r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.5份SiO2粉末，添加完毕后继续以300r/min匀速搅拌12min，使其分散均匀后，继续以450r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入7.5份经120目过筛后的聚氧化乙烯与40份经150目过筛后的淀粉-接枝聚丙烯酰胺，添加完毕后以800r/min匀速搅拌25min使其分散均匀，静置20min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂。
实施例5
常温下，取0.3份油相增稠粉，加入到55份生物柴油中，500r/min的转速条件下匀速搅拌8min，置于67℃恒温静置29h，取出后在700r/min的转速条件下匀速搅拌35min完全溶解后得到增稠生物柴油；以400r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.6份SiO2粉末，添加完毕后继续以350r/min匀速搅拌8min，使其分散均匀后，继续以430r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入5份经130目过筛后的聚氧化乙烯与30份经130目过筛后的壳聚糖-接枝聚丙酰胺，添加完毕后以900r/min匀速搅拌20min使其分散均匀，静置25min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂。
实施例6
常温下，取0.2份油相增稠粉，加入到45份生物柴油中，700r/min的转速条件下匀速搅拌10min，置于69℃恒温静置30h，取出后在700r/min的转速条件下匀速搅拌45min完全溶解后得到增稠生物柴油；以300r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.55份SiO2粉末，添加完毕后继续以400r/min匀速搅拌15min，使其分散均匀后，继续以420r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入10份经150目过筛后的聚氧化乙烯与35份经140目过筛后的淀粉-接枝聚丙烯酰胺，添加完毕后以1000r/min匀速搅拌30min使其分散均匀，静置20min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂。
实施例7
常温下，取0.25份油相增稠粉，加入到50份生物柴油中，800r/min的转速条件下匀速搅拌12min，置于65℃恒温静置25h，取出后在800r/min的转速条件下匀速搅拌40min完全溶解后得到增稠生物柴油；以350r/min匀速搅拌增稠生物柴油，逐渐加入0.55份SiO2粉末，添加完毕后继续以300r/min匀速搅拌10min，使其分散均匀后，继续以380r/min匀速搅拌，并向其中逐渐加入7.5份经130目过筛后的聚氧化乙烯与30份经120目过筛后的淀粉-接枝聚丙烯酰胺，添加完毕后以1000r/min匀速搅拌30min使其分散均匀，静置30min即获得稳定均匀的可重复使用的压裂降阻剂。
应用例1
实施例1-7产品为可重复使用的水力压裂降阻剂浆料，取0.2份可重复使用的水力压裂降阻剂浆料加入到100份清水中，溶解后（5min即可溶解均匀），得到均相透明的液体，测试其粘度、密度及其他相关性能的有关数据如表1：
表1
Figure BDA0000403275760000081
由表1可以看出，压裂降阻剂浆料溶于水中后得到的溶液，有较高的降阻率，降阻率能达到60%以上，并在以15000转/min连续剪切5min后液体仍能保持良好的降阻效果。
应用例2
取0.2份可重复使用的水力压裂降阻剂浆料加入到100份清水中，溶解后（5min即可溶解均匀），得到均相透明的液体。向其中添加杀菌剂、粘土稳定剂和助排剂复配出滑溜水压裂液体系作为压裂液进行页岩储层的压裂改造。压裂液的初始参数与三次使用后压裂液的粘度、密度及降阻率数据如表2所示。
表2
Figure BDA0000403275760000082
Figure BDA0000403275760000091
由表2可知，可重复使用的水力压裂降阻剂重复使用3次后仍能达到较好的降阻效果。

Claims (10)

1.一种可重复使用的压裂降阻剂，原料重量份组分如下：
油相45～65份，油相增稠粉0.1～1.0份，分散剂0.3～1.5份，稳定剂2～12份，水溶性高分子30～45份；
所述的油相为生物柴油；
所述的油相增稠粉为苯烯-乙烯-丙烯共聚物；
所述的分散剂为SiO2粉末；
所述的稳定剂为聚氧化乙烯，重均分子量50～600万；
所述的水溶性高分子为水溶性天然高分子-接枝聚丙烯酰胺，重均分子量为50～500万，丙烯酰胺的接枝率≥60%，水溶性天然高分子与丙烯酰胺的质量用量比为1/3～1/2，所述的水溶性天然高分子为多糖类水溶性天然高分子。
2.根据权利要求1所述的可重复使用的压裂降阻剂，其特征在于，原料重量份组分如下：
油相45～55份，油相增稠粉0.2～0.5份，分散剂0.5～0.8份，稳定剂5～10份，水溶性高分子35～40份。
3.根据权利要求1所述的可重复使用的压裂降阻剂，其特征在于，所述的苯烯-乙烯-丙烯共聚物中苯烯：乙烯：丙烯按10：15：20的摩尔比共聚反应。
4.根据权利要求1所述的可重复使用的压裂降阻剂，其特征在于，所述的SiO2粉末为微米级SiO2粉末。
5.根据权利要求1所述的可重复使用的压裂降阻剂，其特征在于，所述的稳定剂聚氧化乙烯重均分子量为50万、100万、200万、400万、600万，更优选重均分子量为200万的聚氧化乙烯经粉碎过120目筛所得。
6.根据权利要求1所述的可重复使用的压裂降阻剂，其特征在于，所述的水溶性高分子为淀粉-接枝聚丙酰胺、纤维素-接枝聚丙酰胺或壳聚糖-接枝聚丙酰胺，更优选重均分子量为100～200万的淀粉-接枝聚丙酰胺经粉碎过120目筛所得。
7.根据权利要求1所述的可重复使用的压裂降阻剂，其特征在于，所述的淀粉-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）用Span-80、Tween-60和OP-10按（90-100）：（1-5）：（1-5）的质量比混合均匀得复合乳化剂；
（2）称取液体石蜡置于三口烧瓶中，并且将三口烧瓶置于恒温水浴锅中；称取复合乳化剂加入到三口烧瓶中，搅拌使之与液体石蜡混合均匀并控制HLB值在4.3～6.2之间；通氮气以除去三口瓶中的氧气直至接枝反应完成；
（3）分别配制玉米淀粉乳溶液与浓度为3.451mmol/L的引发剂溶液，加入到三口烧瓶中；升温至45～50℃，引发15～20min；
（4）按照丙烯酰胺单体与玉米淀粉的质量比为1.5:1～1.7:1准确称取丙烯酰胺单体溶于水中，缓慢滴加到三口烧瓶；反应3-5h后转移至无水乙醇中，强力搅拌破乳，固体产物经过滤、丙酮多次洗涤后，在65℃恒温下真空干燥至质量恒定，即得淀粉-接枝聚丙酰胺；
所述的羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）称取羧甲基纤维素置于四颈瓶中，加入蒸馏水，水浴加热溶解；
（2）以过硫酸铵为引发剂，按羧甲基纤维素与丙烯酰胺投料质量比1:2、1:5或1:8进行接枝共聚，反应时间均为3h，获得接枝共聚物；
（3）待上述反应完成后，以丙酮为沉淀剂，得到白色沉淀物，过滤并充分干燥后，将样品磨细，在索氏提取器中以丙酮为提取液抽提48h，除去未参加反应的单体和聚丙烯酰胺均聚物；再将产物置于真空烘箱60℃干燥至恒重，即得羧甲基纤维素-接枝聚丙酰胺；
所述的壳聚糖-接枝聚丙酰胺按如下步骤制备得到：
（1）称取壳聚糖用5wt%CH3COOH溶液配成壳聚糖浓度为2-3g/100mL的溶液置于装有搅拌装置回流冷凝管、氮气导入管和温度计的四颈瓶中；
（2）升温至40℃保持恒温，通30min N2去除瓶中O2后，按照（6-8）×10-3mol/L浓度加入引发剂硝酸铈铵溶液，40min后按照0.6-1.2mol/L的浓度加入丙烯酰胺进行接枝共聚；
（3）反应4-5h后加入乙醇，并用20wt%NaOH调节pH值为6～7，得白色絮状沉淀物，分离并用乙醇洗3至5次，将产物真空干燥至恒重，即得壳聚糖-接枝聚丙酰胺。
8.一种权利要求1～7任一项所述的可重复使用的压裂降阻剂的制备方法，步骤如下：
（1）取油相增稠粉，加入生物柴油中，500～800r/min的转速条件下匀速搅拌8～12min，置于50～80℃恒温静置24～30h，取出后在600～800r/min的转速条件下匀速搅拌至完全溶解后得到增稠生物柴油；
（2）将稳定剂聚氧化乙烯与水溶性高分子粉碎，过120～150目筛获得均匀的聚氧化乙烯粉末与水溶性高分子粉末；
（3）常温下以200～400r/min匀速搅拌（1）中得到的增稠生物柴油，加入分散剂，添加完毕后继续以200～400r/min匀速搅拌8～15min，使其分散均匀，得分散液；
（4）以300～500r/min匀速搅拌（3）中得到的分散液，逐渐加入（2）中过筛后的稳定剂聚氧化乙烯与水溶性高分子，添加完毕后以500～1000r/min匀速搅拌使其分散均匀，静置20～30min，即得可重复使用的压裂降阻剂。
9.根据权利要求8所述的可重复使用的压裂降阻剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中恒温静置的温度为60～70℃。
10.权利要求1～7所述的可重复使用的压裂降阻剂，应用于致密气储层与页岩储层的压裂改造。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104327215A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 威海汉邦生物环保科技有限公司 超高分子量阴离子生物多糖接枝共聚物及其制备方法
CN104445522A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 页岩气回用压裂返排液处理方法
CN107236531A (zh) * 2017-07-18 2017-10-10 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂及其制备方法
CN109796958A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 北京瓜尔润科技股份有限公司 一种用于压裂液的滑溜水降阻剂及其制备方法
CN110452677A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 河南郸城顺兴石油助剂有限公司 一种基于改性MoS2制备减阻剂的方法
CN111662692A (zh) * 2020-06-04 2020-09-15 中海油田服务股份有限公司 一种钻井液
CN108395883B (zh) * 2017-02-08 2020-09-29 中国石油化工股份有限公司 一种蜂窝状缝间暂堵剂及其制备方法
CN112111264A (zh) * 2020-09-24 2020-12-22 西南石油大学 一种瓜尔胶接枝共聚物纳米复合冻胶压裂液及其制备方法
CN115324553A (zh) * 2022-10-13 2022-11-11 西安博探石油工程有限公司 一种纳米混相渗吸驱油自交联压裂方法
CN115386357A (zh) * 2022-10-27 2022-11-25 东营才聚科技有限责任公司 一种油气开发用复合干粉的制备方法和应用
US11732185B2 (en) 2020-07-10 2023-08-22 Saudi Aramco Oil Company High viscosity friction reducer for fracturing fluid

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022150760A1 (en) * 2021-01-11 2022-07-14 Aramco Services Company Salt tolerant friction reducer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1891736A (zh) * 2005-07-01 2007-01-10 中国石油天然气股份有限公司 减阻聚合物油基分散方法
CN102020750A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 南京大学 复合絮凝剂及其制备方法
CN103013466A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 中国地质大学（北京） 一种钻井液用固体石蜡润滑剂及其制备方法
CN103045226A (zh) * 2013-01-18 2013-04-17 中国石油化工股份有限公司 一种降阻剂及其制备方法和使用该降阻剂的滑溜水压裂液及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1891736A (zh) * 2005-07-01 2007-01-10 中国石油天然气股份有限公司 减阻聚合物油基分散方法
US7592379B2 (en) * 2005-07-01 2009-09-22 Petrochina Company Limited Oil-based dispersing method of drag reduction polymers
CN102020750A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 南京大学 复合絮凝剂及其制备方法
CN103013466A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 中国地质大学（北京） 一种钻井液用固体石蜡润滑剂及其制备方法
CN103045226A (zh) * 2013-01-18 2013-04-17 中国石油化工股份有限公司 一种降阻剂及其制备方法和使用该降阻剂的滑溜水压裂液及其制备方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104445522A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 页岩气回用压裂返排液处理方法
CN104445522B (zh) * 2014-11-05 2016-03-16 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 页岩气回用压裂返排液处理方法
CN104327215A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 威海汉邦生物环保科技有限公司 超高分子量阴离子生物多糖接枝共聚物及其制备方法
CN108395883B (zh) * 2017-02-08 2020-09-29 中国石油化工股份有限公司 一种蜂窝状缝间暂堵剂及其制备方法
CN107236531A (zh) * 2017-07-18 2017-10-10 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 页岩气压裂用环保型滑溜水降阻剂及其制备方法
CN109796958A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 北京瓜尔润科技股份有限公司 一种用于压裂液的滑溜水降阻剂及其制备方法
CN110452677B (zh) * 2019-08-08 2021-10-15 河南郸城顺兴石油助剂有限公司 一种基于改性MoS2制备减阻剂的方法
CN110452677A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 河南郸城顺兴石油助剂有限公司 一种基于改性MoS2制备减阻剂的方法
CN111662692B (zh) * 2020-06-04 2022-12-09 中海油田服务股份有限公司 一种钻井液
CN111662692A (zh) * 2020-06-04 2020-09-15 中海油田服务股份有限公司 一种钻井液
US11732185B2 (en) 2020-07-10 2023-08-22 Saudi Aramco Oil Company High viscosity friction reducer for fracturing fluid
CN112111264A (zh) * 2020-09-24 2020-12-22 西南石油大学 一种瓜尔胶接枝共聚物纳米复合冻胶压裂液及其制备方法
CN115324553A (zh) * 2022-10-13 2022-11-11 西安博探石油工程有限公司 一种纳米混相渗吸驱油自交联压裂方法
CN115324553B (zh) * 2022-10-13 2022-12-13 西安博探石油工程有限公司 一种纳米混相渗吸驱油自交联压裂方法
CN115386357A (zh) * 2022-10-27 2022-11-25 东营才聚科技有限责任公司 一种油气开发用复合干粉的制备方法和应用
CN115386357B (zh) * 2022-10-27 2023-02-21 东营才聚科技有限责任公司 一种油气开发用复合干粉的制备方法和应用

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