CN104744630A - 一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，属油气田工程化学剂应用技术领域，其特征在于该减阻剂由水溶性单体A1、疏水性单体A2、互溶剂A3、水A4、油相B经由自由基引发剂C引发“油包水”的反相乳液聚合获得；其中各组分的重量的百分比为：水溶性单体A1：5-40％；疏水性单体A2：0.1-10％；互溶剂A3：1-50％；水A4:1-30％；油相B：40-90％；自由基引发剂C：0.0001－0.1％；本发明的疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂保留了原有减阻剂的减阻性能，在水力压裂中使用可以达到70％的减阻效率；同时，疏水基团的引入降低了减阻剂分子间以及与储层岩石之间的亲和力，提高了水力压裂过程后的助排和储层保护性能。

Description

一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂

技术领域：

本发明涉及一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，属油气田工程化学剂应用技术领域。

背景技术：

近年来，随着页岩油气等非常规能源的广泛勘探和开发，以提高储层渗透率为目的的水力压裂技术，尤其是滑溜水压裂技术受到越来越广泛的关注。滑溜水是指在清水或盐水中加入少量减阻剂和其它一些化学添加剂例如助排剂和粘土稳定剂的工作液。这种工作液以高压快速的方式注入地下，改造油气储层，增大油气储层渗透率，从而提高油气产能，这种作业方式即为滑溜水压裂。减阻剂的性能直接关系到滑溜水压力裂化能否有效实施。

目前文献中报道的水力压裂用减阻剂均为采用水溶性单体例如丙烯酰胺、丙烯酸钠，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐(AMPS)，丙烯酰胺基三甲基丙基氯化铵(APTAC)等经过自由基溶液聚合、本体聚合或者乳液聚合而制备的。在发明专利申请CN103013488A中(名称为“滑溜水压裂液减阻剂及其制备方法”)，发明人将水溶性单体丙烯酰胺和功能单体MAA(甲基丙烯酸)混合后溶于氯化钠水溶液中制备水相，然后在高速搅拌下将水相加入到由表面活性剂与基础油构成的油相体系中，形成稳定的W/O型微乳液体系，自由基聚合后形成无支化的长链结构减阻剂。在发明专利申请CN102977877A中(名称为“一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法”)，用作减阻剂的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而得到。然而，虽然这类减阻剂具有极高的水溶性，其分子间以氢键为基础的强相互作用，以及可以预见的该类分子与亲水储层岩石表面的亲和力也往往导致高储层伤害。也就是说压裂后减阻剂大分子倾向性的滞流在储层微裂缝内，阻塞油气通道，降低油气日产量。

本发明揭示了一种经过疏水改性的油基乳液水力压裂用减阻剂。该减阻剂是通过把水相混合物分散在以矿物油或石蜡油为代表的油相中，形成“W/O”(“油包水”)反相乳液，然后经自由基引发剂引发反相乳液聚合而获得。

经过疏水基团对于水溶性减阻剂大分子的改性，可以改造原始氢键网络，降低分子间亲合力以及分子与储层岩石之间的相互作用。这样疏水改性的油基反相乳液减阻剂不但可以在水力压裂过程中高效减阻，而且可以改善水力压裂后的返排和储层保护性能。

发明内容:

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，针对现有水力压裂用减阻剂完全为水溶性单体单元经自由基聚合生成的水溶性大分子的现状，通过在“W/O”“油包水”反相乳液聚合中用于溶解水溶性单体的水相中，引入少量的疏水单体和互溶剂，经共聚对水溶减阻剂大分子进行疏水改造而获得。共溶剂的存在使得疏水单体完全溶于起始溶解水溶单体的水相中，并且小量疏水单体单元的引入不负面影响最终减阻剂大分子在应用剂量下的水溶性和减阻效率。

通过互溶剂的作用溶解了少量疏水单体的水相可以通过间歇或半间歇聚合的方式在自由基引发剂存在的条件下在进行反相乳液聚合。间歇聚合方式是指水相，油相等所有反应物完全同时置于反应容器中，然后经过自由基引发剂引发聚合。半间歇聚合是指全部或部分含有单体的水相在聚合引发开始后以一定的速率加入到反应体系中，从而实现聚合速度和最终生成的聚合物结构的控制。通过间歇或半间歇聚合的方式可以在一定程度上控制疏水基团在减阻剂大分子上的分布，从而实现水溶性、减阻、返排和储层保护各项指标之间的优化。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：

本发明所提供的一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂,该减阻剂由包括水溶性单体A1、疏水性单体A2、互溶剂A3、水A4、油相B和自由基引发剂C引发反相乳液聚合获得，其特征在于各组分的重量的百分比为：

所述的水溶性单体A1为2-羟乙基丙烯酸酯、2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯、2-羟丙基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羟乙基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羟乙基甲基丙烯酸酯、羟甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰基二甲胺基乙酯氯甲烷盐、丙稀酰基二甲胺基乙酯氯甲烷盐、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰乙基三甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰乙基三甲基苄基氯化铵、丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐中的一种或二种以上的任意比例混合；

所述的疏水性单体A2为丁基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸酯、乙基甲基丙烯酸酯、苯乙烯中的一种或二种以上的任意比例混合；

所述的互溶剂A3为以乙二醇单丁醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜为代表的醇、醛、酮、醚及其衍生物中的一种或二种以上的任意比例混合；

互溶剂可以同时溶解水溶性单体A1和疏水性单体A2，并且可以使水溶性单体A1和疏水性单体A2同时溶于水；

所述的油相B为石蜡油、白油、环烷油，基础油、矿物油、柴油中的一种或二种以上的任意比例混合；可在油相B中引入油溶性表面活性剂或分散剂；引入的油溶性表面活性剂或分散剂可为山梨酸酐；

所述的自由基引发剂C为偶氮类、过硫酸类或过氧类引发剂。

该减阻剂经由包括水溶性单体A1、疏水性单体A2、互溶剂A3、水A4、油相B和自由基引发剂C引发反相乳液聚合而获得。

本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：

本发明所提供的一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，保留了原有减阻剂的减阻性能，在水力压裂中使用可以达到70％的减阻效率；同时，疏水基团的引入降低了减阻剂分子间以及与储层岩石之间的亲和力，提高了水力压裂过程后的助排和储层保护性能。

具体实施方式:

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以制取100千克疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂为例。

实施例1：

按下述各组分的重量百分比称取原料。

水溶性单体A1：2-羟乙基丙烯酸酯1千克，醋酸乙烯酯1千克，丙烯酰胺4千克；疏水性单体A2：乙基丙烯酸酯1千克；互溶剂A3：乙二醇单甲基丁基醚5千克；水A4：水5千克；

油相B：矿物油83千克；

自由基引发剂C：过硫酸铵0.1克。

将上述的各组分在快速机械搅拌的条件下引发棸合。聚合完全后的体系为疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂。

实施例2：

按下述各组分的重量百分比称取原料。

水溶性单体A1-1：2-羟乙基丙烯酸酯1千克，醋酸乙烯酯1千克，丙烯酰胺4千克；疏水性单体A2-1：乙基丙烯酸酯1千克；互溶剂A3-1：乙二醇单甲基丁基醚为5千克；水A4-1：水5千克；上述各项混合后为水相-1；

水溶性单体A1-2：2-羟乙基丙烯酸酯1千克，醋酸乙烯酯1千克，丙烯酰胺4千克；疏水性单体A2-2：乙基丙烯酸酯1千克；互溶剂A3-2：乙二醇单甲基丁基醚为5千克；水A4-2：水5千克；上述各项混合后为水相-2；

油相B：矿物油66千克；

自由基引发剂C：过硫酸铵0.1克。

将水相-1和油相B先行混合后加入自由基引发剂C引发聚合；水相-2用计量泵以每分钟100克的速度加入，以半间歇的方式进行反相乳液聚合，获得疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂。

实施例3：

按下述各组分的重量百分比称取原料。

水溶性单体A1-1：2-羟乙基丙烯酸酯1千克，醋酸乙烯酯1千克，丙烯酰胺4千克；疏水性单体A2-1：乙基丙烯酸酯1千克；互溶剂A3-1：乙二醇单甲基丁基醚为5千克；水A4-1：水5千克；上述各项混合后为水相-1；

水溶性单体A1-2：2-羟乙基丙烯酸酯1千克，醋酸乙烯酯1千克，丙烯酰胺4千克；疏水性单体A2-2：乙基丙烯酸酯1千克；互溶剂A3-2：乙二醇单甲基丁基醚为5千克；水A4-2：水5千克；上述各项混合后为水相-2；

油相B：矿物油66千克；

自由基引发剂C：过硫酸铵0.1克。

将水相-1和油相B先行混合后加入自由基引发剂C引发聚合；水相-2用计量泵以每分钟10克的速度加入，以半间歇的方式进行反相乳液聚合，获得疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂。

以上所述只是本发明的几个较佳实施例。上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (3)

1.一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，该减阻剂由包括水溶性单体A1、疏水性单体A2、互溶剂A3、水A4、油相B和自由基引发剂C引发反相乳液聚合获得，其特征在于各组分的重量的百分比为：

所述的水溶性单体A1为2-羟乙基丙烯酸酯、2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯、2-羟丙基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羟乙基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羟乙基甲基丙烯酸酯、羟甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰基二甲胺基乙酯氯甲烷盐、丙稀酰基二甲胺基乙酯氯甲烷盐、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰乙基三甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰乙基三甲基苄基氯化铵、丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐中的一种或二种以上的任意比例混合；

所述的疏水性单体A2为丁基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸酯、乙基甲基丙烯酸酯、苯乙烯中的一种或二种以上的任意比例混合；

所述的互溶剂A3为以乙二醇单丁醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜为代表的醇、醛、酮、醚及其衍生物中的一种或二种以上的任意比例混合；互溶剂可以同时溶解水溶性单体A1和疏水性单体A2，并且可以使水溶性单体A1和疏水性单体A2同时溶于水；

所述的油相B为石蜡油、白油、环烷油，基础油、矿物油、柴油中的一种或二种以上的任意比例混合；

所述的自由基引发剂C为偶氮类、过硫酸类或过氧类引发剂。

2.根据权利要求1所述的一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，其特征在于在油相B中引入油溶性表面活性剂或分散剂。

3.根据权利要求2所述的一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂，其特征在于在油相B中引入的油溶性表面活性剂或分散剂为山梨酸酐。