CN104099081A - 一种压裂用携砂减阻剂及其制备方法 - Google Patents

一种压裂用携砂减阻剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种压裂用携砂减阻剂及其制备方法，包含丙烯酰胺、阴离子单体、阳离子单体、表面活性剂和去离子水，采用反相微乳液聚合得到压裂用携砂减阻剂。该压裂用携砂减阻剂由于加入了阳离子单体，增加了聚合物溶液的携砂性能，采用反相微乳液聚合加快了溶液的溶解时间。压裂用携砂减阻剂使用过程中不需要添加交联剂，形成的不是交联体系，破胶后残渣低；使用过程中不需要添加防膨等助剂，对于水井该工艺不用返排，为环境友好型产品。

Description

一种压裂用携砂减阻剂及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种压裂用携砂减阻剂(压裂用增稠剂)及其制备方法。
背景技术
压裂作为改造低渗透油藏的一种增产措施在我国各油田应用越来越广泛，压裂液的发展也越来越快，80年代，全国各油田都是根据国内现有资源来研究适合于本油田使用的压裂液，
近几年来开发的表面活性剂清洁压裂液，虽然对油层的伤害很小，但不具有常用的瓜尔胶压裂液的流变性能和滤失性能，这就可能导致滤液侵入地层深处，液体效率低以及滤液清除的潜在困难，此外，清洁压裂液表面活性剂用量大(3％-4％)，使用成本高，这无疑限制了其大规模使用。
水力压裂是用于提高低渗透率油气层生产能力的技术措施，压裂使所用的压裂液必须具有高的粘度，高的抗剪切能力及更好的携砂性能和破胶残渣低等环保性能。
高的粘度以便其造缝，使裂缝达到所需深度和宽度，其中，增稠剂使水基压裂液的主剂，用以提高压裂液的粘度，降滤失，悬浮和携带支撑剂。
目前大多数压裂液是属于水基天然植物胶及其衍生物，如瓜尔胶、香豆胶，纤维素衍生物等，水基压裂液体系的最大问题是伤害水敏性地层，这是由于残渣、未破胶和滤饼等造成的导流能力的损失。
综上所述，本领域缺乏一种速溶且具有较强增粘能力及耐温、抗盐、抗剪切性能以及地残渣含量增稠剂。
随着目前国内外水基压裂液对瓜胶的需求快速增加，其原料瓜儿豆由于生长条件限制无法扩展种植范围，导致瓜胶供不应求，因此合成聚合物类压裂液增稠剂因其增稠能力强，破胶性能好，残渣含量少，压后增产效果好，在现场应用范围逐渐扩大，因此合成聚合物类压裂液的液态化技术是发展方向和必然趋势。
现有技术缺点：
1、现有瓜尔胶压裂液体系使用过程中需要加入交联剂，破胶液粘度大，残渣大，对岩心伤害大；
2、聚合物类压裂液体系使用过程中需要加入交联剂，但是不耐温；
3、清洁压裂液，携砂性能不好。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种压裂用携砂减阻剂及其制备方法，本发明采用如下技术方案：
一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于按重量计，包括以下组分：
所述阳离子单体可以为甲基氯丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基溴丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、苄基氯丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基氯甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基溴甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、苄基氯甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐中的任一种。
所述阴离子单体可以为含氟丙烯酸、含氟甲基丙烯酸、含硅丙烯酸、含硅甲基丙烯酸、衣康酸中的任一种。
所述复合表面活性剂为斯潘、吐温中的一种或一种以上的混合物。
所述斯潘选自斯潘-60、斯潘-65、斯潘-80、斯潘-85中的一种或一种以上的混合物；
所述吐温选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-85中的一种或一种以上的混合物。
一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：单体溶液配制
将去离子水200-400份、丙烯酰胺60-125份、阴离子单体5-50份、阳离子单体3-10份，搅拌均匀制得第一混合液待用；
将白油300-500份，复合表面活性剂10-15份，搅拌均匀制得第二混合液待用；
步骤二：反相微乳液体系配置
将第一混合液加入到第二混合液中，充分搅拌，得到透明的反相微乳液聚合体系。
步骤三：溶液聚合反应
将步骤二所述的反相微乳液聚合体系恒温至30℃，通入氮气30min，加入第一引发剂50ppm，通入氮气10min，加入第二引发剂30-60ppm，通入氮气10min，加入第三引发剂30-60ppm，升温至45℃，恒温反应10h，制得压裂用携砂减阻剂。
所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述的第一引发剂可以为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的任一种。
所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述第二引发剂可以为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任一种。
所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述第三引发剂可以为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、三乙醇胺中的任一种。
有益效果：
1、本实施方案中加入了含氟丙烯酸、含氟甲基丙烯酸、含硅丙烯酸、含硅甲基丙烯酸，增强了压裂用携砂减阻剂的速溶性与抗剪切性。
2、本实施方案中加入了阳离子单体，由于阳离子带有的正电荷，加强了压裂液的携砂性能；
3、产品为油包水反相微乳液体系，具有速溶性，30秒水溶液粘度达到稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于按重量计，包括以下组分：
所述阳离子单体可以为甲基氯丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基溴丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、苄基氯丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基氯甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基溴甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、苄基氯甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐中的任一种。
所述阴离子单体可以为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、含氟丙烯酸、含氟甲基丙烯酸、含硅丙烯酸、含硅甲基丙烯酸、衣康酸中的任一种。
所述复合表面活性剂为斯潘、吐温中的一种或一种以上的混合物。
所述斯潘选自斯潘-60、斯潘-65、斯潘-80、斯潘-85中的一种或一种以上的混合物；
所述吐温选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-85中的一种或一种以上的混合物。
一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：单体溶液配制
将去离子水200-400份、丙烯酰胺60-125份、阴离子单体5-50份、阳离子单体3-10份，搅拌均匀制得第一混合液待用；
将白油300-500份，复合表面活性剂10-15份，搅拌均匀制得第二混合液待用；
步骤二：反相微乳液体系配置
将第一混合液加入到第二混合液中，充分搅拌，得到透明的反相微乳液聚合体系。
步骤三：溶液聚合反应
将步骤二所述的反相微乳液聚合体系恒温至30℃，通入氮气30min，加入第一引发剂50ppm，通入氮气10min，加入第二引发剂30-60ppm，通入氮气10min，加入第三引发剂30-60ppm，升温至45℃，恒温反应10h，制得压裂用携砂减阻剂。
所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述的第一引发剂可以为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的任一种。
所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述第二引发剂可以为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任一种。
所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述第三引发剂可以为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、三乙醇胺中的任一种。
实施例一：
实施例二：
实施例三；
一、溶解时间及粘度石油天然气行业标准《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》、石油天然气行业标准《SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》，其粘度为82-88mPa.s
编号 起粘时间 粘度(1.0％溶液)
1# 10s 82.5mPa.s
2# 10s 87.5mPa.s
3# 10s 85.5mPa.s
二、流变性石油天然气行业标准《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》、石油天然气行业标准《SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》，120℃剪切1h后其流变性为63-65mPa.s，150℃剪切2h后其流变性为62-66mPa.s。
编号 120℃剪切1h 150℃剪切2h
1# 65.5mPa.s 62.3mPa.s
2# 63.5mPa.s 65.4mPa.s
3# 65.5mPa.s 63.2mPa.s
三、悬砂性石油天然气行业标准《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》、石油天然气行业标准《SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》，
编号 悬砂性能(10h) 悬砂性能(24h)
1#(0.8％) 不脱砂 不脱砂
2#(0.8％) 不脱砂 不脱砂
3#(0.8％) 不脱砂 不脱砂
四、残渣含量、破乳率依据石油天然气行业标准《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》、石油天然气行业标准《8Y/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》，
编号 残渣 破乳率
1#(0.8％) 1.2mg/L 100％
2#(0.8％) 0.45mg/L 100％
3#(0.8％) 0.56mg/L 100％
五、防膨率依据石油天然气行业标准《SY/T6376-2008压裂液通用技术条件》、石油天然气行业标准《SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法》，
编号 防膨率，％
1#(0.8％) 75.5
2#(0.8％) 74.8
3#(0.8％) 79.6
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于按重量计，包括以下组分：
2.如权利要求1所述的一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于所述阳离子单体可以为甲基氯丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基溴丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、苄基氯丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基氯甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、甲基溴甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐、苄基氯甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯季铵盐中的任一种。
3.如权利要求1所述的一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于所述阴离子单体可以为丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、含氟丙烯酸、含氟甲基丙烯酸、含硅丙烯酸、含硅甲基丙烯酸、衣康酸中的任一种。
4.如权利要求1所述的一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于所述复合表面活性剂为斯潘、吐温中的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求4所述的一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于所述斯潘选自斯潘-60、斯潘-65、斯潘-80、斯潘-85中的一种或一种以上的混合物。
6.如权利要求4所述的一种压裂用携砂减阻剂，其特征在于所述吐温选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-85中的一种或一种以上的混合物。
7.一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：单体溶液配制
将去离子水200-400份、丙烯酰胺60-125份、阴离子单体5-50份、阳离子单体3-10份，搅拌均匀制得第一混合液待用；
将白油300-500份，复合表面活性剂10-15份，搅拌均匀制得第二混合液待用；
步骤二：反相微乳液体系配置
将第一混合液加入到第二混合液中，充分搅拌，得到透明的反相微乳液聚合1本系；
步骤三：溶液聚合反应
将步骤二所述的反相微乳液聚合体系恒温至30℃，通入氮气30min，加入第一引发剂50ppm，通入氮气10min，加入第二引发剂30-60ppm，通入氮气10min，加入第三引发剂30-60ppm，升温至45℃，恒温反应10h，制得压裂用携砂减阻剂。
8.如权利要求7所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述的第一引发剂可以为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的任一种。
9.如权利要求7所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述第二引发剂可以为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的任一种。
10.如权利要求7所述的一种制备压裂用携砂减阻剂的方法，其特征在于所述第三引发剂可以为亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、三乙醇胺中的任一种。
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