CN104232056B - 一种压裂液减阻剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂液减阻剂及其制备方法,该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水,其中,所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。本发明提供的压裂液减阻剂具有良好的环保性能,在室温下可以稳定储存3个月以上,且减阻效果明显,减阻率可高达78.5%,压裂液减阻剂成本便宜、原料易得以及速溶效果好,在清水以及NaCl中的溶解时间不超过10分钟。
Description
技术领域
本发明涉及一种压裂液减阻剂及其制备方法,具体地,涉及一种页岩气藏压裂施工中用到的压裂液减阻剂及其制备方法,属于页岩气开采压裂增产领域。
背景技术
页岩气非常丰富,但因为页岩基质渗透率很低(一般小于1mD),开发技术难度很大,90%以上的页岩气井需要经过压裂改造才能获得比较理想的产量。压裂是在高压条件下,将地层压开,形成裂缝的过程。在压裂过程中,需要用支撑剂将裂缝支撑起来,以利于地层中井的石油及气体烃的生产。支撑剂的施用需要用高粘度的压裂液来携带,压裂液是压裂过程中的工作液,压裂液由高压泵注设备的增压后通过管柱高速泵入地层,油田上常用的压裂液是以天然高分子或合成聚合物为增稠剂。但对页岩气压裂增产作业,采用这种压裂方式不仅成本高,而且压裂液对地层的伤害性也比较大。
目前,页岩气压裂增产作业常采用减阻水进行压裂增产作业。减阻水压裂是在水中加入少量压裂液减阻剂、助排剂、杀菌剂等添加剂作为压裂液进行的压裂作业,与凝胶压裂液不同,减阻水压裂能明显降低压裂成本,减小地层伤害,而且能够获得凝胶压裂不能实现的体积压裂,从而提高页岩气的开采产量。减阻水中常用的压裂液减阻剂主要为胍胶和反相乳液聚丙烯酰胺类聚合物,胍胶压裂液减阻剂溶解时间较长,一般在10~30min,无法满足页岩气压裂大排量、大流量在线配制的需要;反相乳液聚丙烯酰胺类聚合物这种压裂液减阻剂虽然溶解速度比较快,一般在5~15min,但由于反相乳液聚丙烯酰胺中含有大量的有机溶剂和表面活性剂,这种压裂液减阻剂注入地层后会造成地下水的污染,无法满足环保的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中用于页岩气藏压裂施工中用到的压裂液减阻剂存在的污染环境、溶解速度低、减阻性能低以及成本高等缺点,提供一种新型的用于页岩气藏压裂施工中用到的压裂液减阻剂及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供了一种压裂液减阻剂,该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水,其中,所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。
本发明还提供了一种制备压裂液减阻剂的方法,该方法包括以下步骤:
(1)将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合,将得到的混合液体的pH值调节至3-7;
(2)在氮气气氛下,将步骤(1)得到的经过调节pH值的溶液与还原剂混合并进行聚合反应;
其中,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。
本发明提供的压裂液减阻剂具有良好的环保性能;在室温下可以稳定储存3个月以上;减阻效果明显,减阻率可高达78.5%;压裂液减阻剂成本便宜、原料易得以及速溶效果好,在清水以及NaCl中的溶解时间不超过10分钟。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供了一种压裂液减阻剂,该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水,其中,所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。
根据本发明,以所述压裂液减阻剂的总重量为基准,所述水溶性单体形成的聚合物的总含量为8-30wt%,优选为15-25wt%,更优选为18-22wt%;所述水溶性无机盐的含量为10-35wt%,优选为25-30wt%,更优选为26-28wt%;所述稳定剂的含量为0.1-2wt%,优选为0.5-1wt%,更优选为0.6-0.9wt%;所述去离子水的含量为33-81.9wt%,优选为44-59.5wt%,更优选为49.1-55.4wt%;且聚谷氨酸与聚氧化乙烯的重量比为1-10:1,优选为3-8:1,更优选为4-6:1。
根据本发明,在所述水溶性单体中,以所述水溶性单体的总重量为基准,所述丙烯酰胺的含量为60-90wt%,优选为70-80wt%,更优选为72-78wt%;所述阴离子单体的含量为10-40wt%,优选为20-30wt%,更优选为22-28wt%。
根据本发明,所述阴离子单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种;优选地,所述阴离子单体为丙烯酸。
根据本发明,所述水溶性无机盐没有具体限定,所述水溶性无机盐可以为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种;优选地,所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种;更优选地,所述水溶性无机盐为硫酸铵。
本发明还提供了一种制备压裂液减阻剂的方法,该方法包括以下步骤:
(1)将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合,将得到的混合液体的pH值调节至3-7;
(2)在氮气气氛下,将步骤(1)得到的经过调节pH值的溶液与还原剂混合并进行聚合反应;
其中,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。
根据本发明,为了中和过量的酸,以更好地聚合,可以用碱的水溶液调节pH值,优选为3-7,更优选为4-5;调节pH值所用的碱的水溶液没有具体限定,优选为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。
根据本发明,以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准,所述水溶性单体的用量为8-30wt%,优选为15-25wt%,更优选为18-22wt%;所述水溶性无机盐的用量为10-35wt%,优选为25-30wt%,更优选为26-28wt%;所述稳定剂的用量为0.1-2wt%,优选为0.5-1wt%,更优选为0.6-0.9wt%;所述去离子水的用量为33-81.9wt%,优选为44-59.5wt%,更优选为49.1-55.4wt%;且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的用量的重量比为1-10:1,优选为3-8:1,更优选为4-6:1。根据本发明,在所述水溶性单体中,以所述水溶性单体的总重量为基准,所述丙烯酰胺的用量为60-90wt%,优选为70-80wt%;所述阴离子单体的用量为10-40wt%,优选为20-30wt%。
根据本发明,所述阴离子单体可以为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种;优选地,所述阴离子单体为丙烯酸。
根据本发明,所述水溶性无机盐没有具体限定,所述水溶性无机盐可以为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种;优选地,所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种;更优选地,所述水溶性无机盐为硫酸铵。
根据本发明,以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准,所述氧化剂和所述还原剂的总用量为0.001-0.05wt%,优选为0.001-0.004wt%,更优选为0.001-0.002wt%;所述氧化剂与所述还原剂的用量的重量比为3-2:1,所述偶氮类引发剂的用量为0.001-0.05wt%,优选为0.001-0.004wt%,更优选为0.001-0.002wt%。
根据本发明,所述氧化剂可以选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和过氧化氢中的至少一种,优选地,所述氧化剂为过硫酸铵。
根据本发明,所述还原剂可以选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、次硫酸氢钠甲醛(雕白粉)、硫代硫酸钠、硫酸亚铁和连二亚硫酸钠(保险粉)中的至少一种,优选地,所述还原剂为亚硫酸氢钠。
根据本发明,所述引发剂可以为偶氮类引发剂,所述引发剂可以选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮双甲基戊酸盐、2,2′-偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和2,2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-丙烷)-二盐酸盐]中的至少一种,优选地,所述引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
根据本发明,在步骤(1)中,所述方法还包括:在将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合的过程中加入助剂,以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准,所述助剂的用量可以为0.0001-0.02wt%,优选为0.001-0.01wt%,更优选为0.004-0.006wt%,所述助剂优选为乙二胺四乙酸二钠。
根据本发明,在步骤(2)中,所述聚合反应包括两步反应,第一步反应的条件包括反应温度可以不超过40℃,优选为15-40℃,更优选为30-40℃,更进一步优选为40℃,反应时间可以为4-8小时,优选为6-8小时,更优选为8小时;第二步反应的条件包括:反应温度可以为30-60℃,优选为40-50℃,更优选为45℃,反应时间可以为1-6小时,优选为1-4小时,更优选为2小时,且第二步反应的反应温度高于第一步反应的反应温度。
根据本发明,通入氮气的时间没有限定,优选为30-60分钟,更优选为30分钟。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
根据本发明,以下实施例中,压裂液减阻剂的减阻性能测试条件如下:压裂液减阻剂的减阻性能测试由压裂液减阻剂测定装置测定,条件如下:常温下,压裂液减阻剂加入溶解罐,溶液由泵输送流出,经转子流量计进入试验段。用转子流量计计量流量,流量大小由变频器控制,测定溶液通过试验段的压降。测试圆管直径0.635cm,测试管段长度为3米,压裂液减阻剂在水中的质量浓度为0.1%,降阻率(DR)按下式计算:
式中,△P0为清水压降,单位为Pa;△P为压裂液减阻剂水溶液在与清水相同雷诺常数下的压降,单位为Pa。
本发明中所使用的聚谷氨酸是一种生物可降解材料,对人体无害;所使用的聚谷氨酸的重均分子量优选30000-500000g/mol;所使用的聚氧化乙烯也是由美国FDA认证通过的环保型材料,聚氧化乙烯的重均分子量优选2000-10000g/mol;所使用的丙烯酰胺,化学纯,购自山东宝莫生物化工股份有限公司;所使用的丙烯酸,化学纯,购自国药集团化学试剂有限公司;所使用的硫酸铵,化学纯,购自天津光复精细化工研究所;所使用的偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、2,2′-偶氮二异丁基脒盐酸盐以及偶氮双甲基戊酸盐均购自aldrich。
实施例1
在装有冷凝管、温控仪、恒速机械搅拌器、氮气入口和恒压加料器的1L四口瓶中加入去离子水433.9g、硫酸铵270g、丙烯酰胺150g、丙烯酸50g、聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系8g(其中,聚谷氨酸6.7g,聚氧化乙烯1.3g)、乙二胺四乙酸二钠0.05g、30wt%氢氧化钠85g、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.01g和过硫酸铵0.01g后,搅拌使之完全溶解形成分散体系;通氮气30分钟后;往该分散体系中缓慢加入0.33wt%的亚硫酸氢钠水溶液3.3g,控制聚合的温度为40℃,聚合8小时后反应的分散体系由透明变成乳白色。再升高温度到45℃,恒温下继续反应2小时,冷到室温后出料,得到表观粘度为380mPa.s的乳白色分散液,在室温下可以稳定储存3个月以上。
实施例2
在装有冷凝管、温控仪、恒速机械搅拌器、氮气入口和恒压加料器的1L四口瓶中加入去离子水485.5g、硫酸钠300g、丙烯酰胺120g、甲基丙烯酸30g、聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系5g(其中,聚谷氨酸4.45g,聚氧化乙烯0.55g)、乙二胺四乙酸二钠0.01g、30wt%氢氧化钾56.5g、2,2′-偶氮二异丁基脒盐酸盐0.05g和过硫酸钾0.04g后,搅拌使之完全溶解形成分散体系;通氮气60分钟后;往该分散体系中缓慢加入1.2wt%的亚硫酸钠水溶液3.3g,控制聚合的温度为35℃,聚合4小时后反应的分散体系由透明变成乳白色。升高温度到55℃,恒温下继续反应4小时,冷到室温后出料,得到表观粘度为450mPa.s的乳白色分散液,在室温下可以稳定储存3个月以上。
实施例3
在装有冷凝管、温控仪、恒速机械搅拌器、氮气入口和恒压加料器的1L四口瓶中加入去离子水360.4g、硫酸镁250g、丙烯酰胺175g、丙烯酸75g、聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系10g(其中,聚谷氨酸7.5g,聚氧化乙烯2.5g)、乙二胺四乙酸二钠0.1g、30wt%氢氧化钠126.2g、偶氮双甲基戊酸盐0.4g和过硫酸钠0.02g后,搅拌使之完全溶解形成分散体系;通氮气45分钟后;往该分散体系中缓慢加入0.67wt%的亚硫酸氢钠水溶液3g,控制聚合的温度为35℃,聚合6小时后,反应的分散体系由透明变成乳白色;升高温度到50℃,恒温下继续反应3小时,冷到室温后出料,得到表观粘度为408mPa.s的乳白色分散液,在室温下可以稳定储存3个月以上。
实施例4
与实施例1制备压裂液减阻剂的方法相同,所不同之处在于该制备方法中的丙烯酸用衣康酸来代替;结果得到表观粘度为480mPa.s的乳白色分散液,在室温下可以稳定储存3个月以上。
实施例5
与实施例1制备压裂液减阻剂的方法相同,所不同之处在于该制备方法中的丙烯酸用马来酸来代替;结果得到表观粘度为520mPa.s的乳白色分散液,在室温下可以稳定储存3个月以上。
对比例1
与实施例1制备压裂液减阻剂的方法相同,所不同之处在于该制备方法中添加阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵来代替阴离子单体,得到表观粘度为1450mPa.s的乳白色分散液,在室温下仅可以储存1个月。
对比例2
与实施例1制备压裂液减阻剂的方法相同,所不同之处在于该制备方法中的稳定剂为N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物,得到表观粘度为2210mPa.s的乳白色分散液,在室温下仅可以储存14天,且该稳定剂不易合成,成本昂贵。
对比例3
与实施例1制备压裂液减阻剂的方法相同,所不同之处在于该制备方法中添加阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵来代替阴离子单体,且稳定剂为N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物,得到表观粘度为1605mPa.s的乳白色分散液,在室温下仅可以储存14天,且该稳定剂不易合成,成本昂贵。
实验实施例1
本实验实施例用以说明实施例1-5和对比例1-3中制备的压裂液减阻剂以及市售聚丙烯酰胺(DP)在清水中的减阻效果。
分别测试实施例1-5以及对比例1-3中制备的压裂液减阻剂以及分子量为1000万的市售聚丙烯酰胺(DP)在试验管路循环1分钟、5分钟和10分钟时得到的减阻率(DR%),结果如表1所示。
表1
从表1中的数据可知:在实施例1-5中,1分钟内本发明制备的压裂液减阻剂在清水中的减阻率高达78.4%,并随着时间的延长,未发生明显的变化,这说明本发明制备的压裂液减阻剂在清水中溶解速度快,减阻率高,且本发明优选的实施例1的效果优于实施例2-5的效果;而在1分钟内市售聚丙烯酰胺(DP)在清水中的减阻率仅仅为1.6%,随着时间的延长,最高的压裂液减阻率也仅为15.4%,这说明普通水解聚丙烯酰胺在清水中溶解较慢,在较长的时间内仍有大量未溶物;在1分钟内对比例1制备的压裂液减阻剂的减阻率为35.4%,随着时间的延长,最高的压裂液减阻率为58.5%,说明阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚得到的产品减阻率较差;在1分钟内对比例2制备的压裂液减阻剂的减阻率为29.6%,随着时间的延长,最高的压裂液减阻率为60.5%,说明在稳定剂N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物存在下制备出的减阻剂溶解较慢,且成本高;在1分钟内对比例3制备的压裂液减阻剂的减阻率为31.4%,随着时间的延长,最高的压裂液减阻率为47.6%,说明不但阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚得到的产品在稳定剂N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物存在下制备出的减阻剂溶解较慢,且成本高。
因此,本发明制备的压裂液减阻剂能够有效降低压裂液与管道之间摩擦阻力,具有很好的减阻效果。
注:表中的测试条件为:减阻剂在水中的浓度为0.1wt%,测试水溶液流速为10米/秒。
实验实施例2
本实验实施例用以说明实施例1-5和对比例1-3中制备的压裂液减阻剂以及市售聚丙烯酰胺(DP)在2wt%KCl水溶液中的减阻效果。
分别测试实施例1-5以及对比例1-3中制备的压裂液减阻剂以及分子量为1000万的市售聚丙烯酰胺(DP)在试验管路循环1分钟、5分钟和10分钟时得到的减阻率(DR%),结果如表2所示。
表2
从表2中的数据可知:在实施例1-5中,1分钟内本发明制备的压裂液减阻剂的减阻率高达75.4%,并随着时间的延长,未发生明显的变化,这说明本发明制备的压裂液减阻剂在2wt%KCl水溶液中溶解速度快,减阻率高,且本发明优选的实施例1的效果优于实施例2-5的效果;而在1分钟内市售聚丙烯酰胺(DP)在2wt%KCl中的减阻率仅仅为0.8%,随着时间的延长,最高的减阻率也仅为8.5%,这说明聚丙烯酰胺在2wt%KCl中溶解较慢,在较长的时间内仍有大量未溶物;在1分钟内对比例1制备的压裂液减阻剂的减阻率为34.2%,随着时间的延长,最高的减阻率为51.4%,说明阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚得到的产品减阻率较差;;在1分钟内对比例2制备的压裂液减阻剂的减阻率为27.5%,随着时间的延长,最高的减阻率为58.5%,说明在稳定剂N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物存在下制备出的减阻剂溶解较慢,且成本高;在1分钟内对比例3制备的压裂液减阻剂的减阻率为28.6%,随着时间的延长,最高的减阻率为43.3%,说明不但阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚得到的产品在稳定剂N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物存在下制备出的减阻剂溶解较慢,且成本高。
因此,本发明制备的压裂液减阻剂能够有效降低压裂液与管道之间摩擦阻力,具有很好的减阻效果。
注:表中的测试条件为:压裂液减阻剂在水中的浓度为0.1wt%,测试水溶液流速为10米/秒。
实验实施例3
本实验实施例用以说明实施例1-5和对比例1-3中制备的压裂液减阻剂以及市售聚丙烯酰胺(DP)在10wt%NaCl水溶液中的减阻效果。
分别测试说明实施例1-5以及对比例1-3中制备的压裂液减阻剂以及分子量为1000万的市售聚丙烯酰胺(DP)在试验管路循环1分钟、5分钟和10分钟时得到的减阻率(DR%),结果如表3所示。
表3
从表3中的数据可知:在实施例1-5中,1分钟内本发明制备的压裂液减阻剂的减阻率高达74.6%,并随着时间的延长,未发生明显的变化,这说明本发明制备的压裂液减阻剂在10wt%NaCl水溶液中溶解速度快,减阻率高,且本发明优选的实施例1的效果优于实施例2-5的效果;而在1分钟内市售聚丙烯酰胺(DP)在10wt%KCl中的减阻率仅仅为0.6%,随着时间的延长,最高的减阻率仅为6.5%,这说明聚丙烯酰胺在10wt%KCl中溶解较慢,在较长的时间内仍有大量未溶物;在1分钟内对比例1制备的压裂液减阻剂的减阻率为32.5%,随着时间的延长,最高的减阻率为49.6%,说明阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚得到的产品减阻率较差;在1分钟内对比例2制备的压裂液减阻剂的减阻率为25.6%,随着时间的延长,最高的减阻率为57.5%,说明在稳定剂N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物存在下制备出的减阻剂溶解较慢,且成本高;在1分钟内对比例3制备的压裂液减阻剂的减阻率为27.2%,随着时间的延长,最高的减阻率为42.5%,说明不但阳离子单体丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚得到的产品在稳定剂N,N,N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]-乙铵氯化物存在下制备出的减阻剂溶解较慢,且成本高。
因此,本发明制备的压裂液减阻剂能够有效降低压裂液与管道之间摩擦阻力,具有很好的减阻效果。
注:表中的测试条件为:压裂液减阻剂在水中的浓度为0.1wt%,测试水溶液流速为10米/秒。
通过以上实验实施例1-3中实施例1-5制备的压裂液减阻剂、对比例1-3制备的压裂液减阻剂以及市售聚丙烯酰胺(DP)在试验管路循环1分钟、5分钟和10分钟时得到的减阻率(DR%)的数据可以看出,实施例1-5制备的压裂液减阻剂的速溶效果好以及减阻率高,且本发明优选的实施例1制备的压裂液减阻剂的速溶效果更好以及减阻率更高。说明本发明制备的压裂液减阻剂速溶效果好,在清水以及NaCl中的溶解时间不超过10分钟,且减阻效果明显,减阻率可高达78.5%。
Claims (20)
1.一种压裂液减阻剂,该压裂液减阻剂含有水溶性单体形成的聚合物、稳定剂、水溶性无机盐和去离子水,其特征在于,所述压裂液减阻剂不包含有机溶剂和表面活性剂,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系;其中,以所述压裂液减阻剂的总重量为基准,所述水溶性单体形成的聚合物的含量为8-30wt%;所述稳定剂的含量为0.1-2wt%;所述水溶性无机盐的含量为10-35wt%;所述去离子水的含量为33-81.9wt%;且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的重量比为1-10:1。
2.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂,其中,以所述压裂液减阻剂的总重量为基准,所述水溶性单体形成的聚合物的含量为15-25wt%;所述水溶性无机盐的含量为25-30wt%;所述稳定剂的含量为0.5-1wt%;所述去离子水的含量为44-59.5wt%;且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的重量比为3-8:1。
3.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂,其中,在所述水溶性单体中,以所述水溶性单体的总重量为基准,所述丙烯酰胺的含量为60-90wt%;所述阴离子单体的含量为10-40wt%。
4.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂,其中,在所述水溶性单体中,以所述水溶性单体的总重量为基准,所述丙烯酰胺的含量为70-80wt%;所述阴离子单体的含量为20-30wt%。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的压裂液减阻剂,其中,所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的压裂液减阻剂,其中,所述阴离子单体为丙烯酸。
7.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂,其中,所述水溶性无机盐为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的压裂液减阻剂,其中,所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种。
9.一种制备压裂液减阻剂的方法,该方法包括以下步骤:
(1)将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合,将得到的混合液体的pH值调节至3-7,其中,以所述压裂液减阻剂的总重量为基准,所述水溶性单体形成的聚合物的含量为8-30wt%;所述水溶性无机盐的含量为10-35wt%;所述稳定剂的含量为0.1-2wt%;所述去离子水的含量为33-81.9wt%;且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的重量比为1-10:1;
(2)在氮气气氛下,将步骤(1)得到的经过调节pH值的溶液与还原剂混合并进行聚合反应;
其中,所述水溶性单体为丙烯酰胺和阴离子单体,所述稳定剂为聚谷氨酸和聚氧化乙烯的复配体系。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准,所述水溶性单体的用量为15-25wt%;所述水溶性无机盐的用量为25-30wt%;所述稳定剂的用量为0.5-1wt%;所述去离子水的用量为44-59.5wt%;且所述聚谷氨酸与所述聚氧化乙烯的用量的重量比为3-8:1。
11.根据权利要求9所述的方法,其中,在所述水溶性单体中,以所述水溶性单体的总重量为基准,所述丙烯酰胺的含量为60-90wt%;所述阴离子单体的含量为10-40wt%。
12.根据权利要求9所述的方法,其中,在所述水溶性单体中,以所述水溶性单体的总重量为基准,所述丙烯酰胺的含量为70-80wt%;所述阴离子单体的含量为20-30wt%。
13.根据权利要求9-12中任意一项所述的方法,其中,所述阴离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸以及它们的水溶性盐中的至少一种。
14.根据权利要求9-12中任意一项所述的方法,其中,所述阴离子单体为丙烯酸。
15.根据权利要求9或10所述的方法,其中,所述水溶性无机盐为钠盐、铵盐和镁盐中的至少一种。
16.根据权利要求9或10所述的方法,其中,所述水溶性无机盐为硫酸铵、硫酸钠和硫酸镁中的至少一种。
17.根据权利要求9所述的方法,其中,以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准,所述氧化剂和还原剂的总用量为0.001-0.05wt%,所述氧化剂与所述还原剂的用量的重量比为3-2:1,所述偶氮类引发剂的用量为0.001-0.05wt%。
18.根据权利要求9或17所述的方法,其中,所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠和过氧化氢中的至少一种,所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、次硫酸氢钠甲醛、硫代硫酸钠、硫酸亚铁和连二亚硫酸钠中的至少一种,所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮双甲基戊酸盐、2,2′-偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和2,2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-丙烷)-二盐酸盐]中的至少一种。
19.根据权利要求9所述的方法,其中,在步骤(1)中,所述方法还包括:在将水溶性单体、水溶性无机盐、稳定剂、去离子水、氧化剂和偶氮类引发剂混合的过程中加入助剂,以最终制备的压裂液减阻剂的总重量为基准,所述助剂的用量为0.0001-0.02wt%,所述助剂优选为乙二胺四乙酸二钠。
20.根据权利要求9所述的方法,其中,在步骤(2)中,所述聚合反应包括两步反应,第一步反应的条件包括反应温度为15-40℃,反应时间为4-8小时;第二步反应的条件包括:反应温度为30-60℃,反应时间为1-4小时,且第二步反应的反应温度高于第一步反应的反应温度。
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PAM水溶液减阻规律的研究;李兆敏等;《石油大学学报(自然科学版)》;19891005;第13卷(第05期);35-39 * |
长效化学接地降阻剂应用介绍;张维琴;《煤炭工程》;19820520(第05期);25-27 * |
高分子减阻剂对水在管心区湍流时间相关结构的影响;吴嘉等;《化工学报》;19981225;第49卷(第06期);683-688 * |
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