CN105622839A - 一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法 - Google Patents
一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105622839A CN105622839A CN201610003492.9A CN201610003492A CN105622839A CN 105622839 A CN105622839 A CN 105622839A CN 201610003492 A CN201610003492 A CN 201610003492A CN 105622839 A CN105622839 A CN 105622839A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monomer
- preparation
- fracturing fluid
- carbon
- initiator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000007908 nanoemulsion Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 34
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 4
- -1 azo diisobutyl amidine Chemical class 0.000 claims description 13
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 7
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N [(1r,2s,4r,5r)-3-hydroxy-4-(4-methylphenyl)sulfonyloxy-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-yl] 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)O[C@H]1C(O)[C@@H](OS(=O)(=O)C=2C=CC(C)=CC=2)[C@@H]2OC[C@H]1O2 NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N 0.000 claims description 6
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 claims description 6
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 4
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000012966 redox initiator Substances 0.000 claims description 4
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-phenylpyridine-3-carboxamide Chemical compound ClC1=NC=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- UWNADWZGEHDQAB-UHFFFAOYSA-N i-Pr2C2H4i-Pr2 Natural products CC(C)CCC(C)C UWNADWZGEHDQAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- VYBHLZOLHCQLHT-UHFFFAOYSA-N 1-(2-methylpropyl)-4,5-dihydroimidazole hydrochloride Chemical compound Cl.C(C(C)C)N1C=NCC1 VYBHLZOLHCQLHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011147 magnesium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001508 potassium citrate Substances 0.000 claims description 2
- 229960002635 potassium citrate Drugs 0.000 claims description 2
- QEEAPRPFLLJWCF-UHFFFAOYSA-K potassium citrate (anhydrous) Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O QEEAPRPFLLJWCF-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 235000011082 potassium citrates Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 2
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 235000011083 sodium citrates Nutrition 0.000 claims description 2
- 125000004417 unsaturated alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 abstract description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 6
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 5
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 5
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 description 3
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- YXYZMHGSOKYZAF-UHFFFAOYSA-M [Cl-].C(C(=C)C)(=O)OCC[N+](C(C)(C)C)(C)C Chemical compound [Cl-].C(C(=C)C)(=O)OCC[N+](C(C)(C)C)(C)C YXYZMHGSOKYZAF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- TZYULTYGSBAILI-UHFFFAOYSA-M trimethyl(prop-2-enyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CC=C TZYULTYGSBAILI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- IOMDIVZAGXCCAC-UHFFFAOYSA-M diethyl-bis(prop-2-enyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C=CC[N+](CC)(CC)CC=C IOMDIVZAGXCCAC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/52—Amides or imides
- C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
- C08F283/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/602—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation containing surfactants
- C09K8/604—Polymeric surfactants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/86—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
- C09K8/88—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
- C09K8/882—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
- C09K2208/28—Friction or drag reducing additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
Abstract
本发明提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法。该方法包括：将单体A、单体B、单体C、无机盐、分散剂溶于去离子水中形成混合液，加热通氮气，在氮气保护下加入引发剂引发聚合，同时采用高速分散结合高压均质或高压微射流将混合液分散形成分散液，并稀释分散液从而制备得到该环境友好型纳米乳液压裂液。所述单体A为具有碳碳双键的非离子型的水溶型单体，单体B为具有碳碳双键的阳离子型的水溶型单体，单体C为具有碳碳双键的聚醚类单体。该压裂液制备方法简单，对环境友好，无污染，能耗低，适用范围广，同时集成了优良的减阻、粘土稳定、助排、悬砂、降低表面活性等功能，且具有良好的稳定性，不易发生分层絮凝、积聚和沉淀。
Description
技术领域
本发明属于油田开采领域，具体涉及一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法。
背景技术
致密非常规储层具有低孔、低渗的特点，勘探开发难度较大，大多数致密油气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。目前，国内外针对致密非常规储层开发最主要的增产措施是减阻压裂。传统的凝胶压裂液体系使用较高浓度的凝胶，这些凝胶的残留物以及在压裂过程中产生的滤饼会堵塞地层并降低裂缝导流能力。滑溜水压裂液体系是针对致密非常规储层改造，在传统压裂液基础上发展起来的一种新的压裂液体系，由清水中加入一定量支撑剂以及极少量的减阻剂、粘土稳定剂、破乳助排剂等添加剂而构成。在美国、加拿大等国滑溜水压裂液的使用获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为最受欢迎的压裂液。
相比传统的凝胶压裂液体系，滑溜水压裂液在开发致密非常规储层方面具有明显的优势，例如：(1)滑溜水压裂液中只含有少量的减阻剂等添加剂，易于返排，极大地减少了凝胶对地层及裂缝的伤害，从而有利于提高产量；(2)减阻水中的化学添加剂及支撑剂的用量较少，可节省施工成本40％～60％，使许多原来不具商业开采价值的储层可以得到开发；(3)由于减阻水具有较低的黏度以及施工时的泵入速率较高，使得减阻水能够产生复杂度更高体积更大的裂缝网络，裂缝复杂度和体积的提高增加了储层的有效增产体积，产量增加；(4)减阻水中添加剂含量少，较为清洁，因此更易于循环利用，可以节约大量宝贵的淡水资源。
传统使用的滑溜水压裂液一般由降阻剂、粘土稳定剂及助排剂等组成，其中减阻剂聚丙烯酰胺一般是水溶液、粉末状或油包水乳液，它们在合成和使用时均存在明显的不足。例如：水溶液固含量一般比较低，且分子量不易控制，运输成本高；粉末状需要通过大量的热量干燥且需要专门的干燥设备，使用时又需要高速搅拌和加热，耗时耗力；油包水乳液则是将水溶性聚丙烯酰胺分散在油(烃类)中，在使用时，这些烃类会进入水体系中，不但浪费了宝贵的烃资源，也造成了水系统和环境的污染。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法。该方法在丙烯酰胺聚合过程中引入具有粘土稳定功能的带有不饱和双键的阳离子单体与具有表面活性作用的带有不饱和双键的聚醚类单体，采用共聚合的方式制备出新型的纳米乳液压裂液。
本发明的目的还在于提供一种采用上述制备方法制备得到的环境友好型纳米乳液压裂液。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将15-25重量份的单体A、1-5重量份的单体B、1-5重量份的单体C、20-30重量份的无机盐、3-10重量份的分散剂加入到反应器中与70-100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为4-5；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至45-65℃，在氮气保护下，加入0.5-1.5重量份的引发剂反应5-10h，采用高速分散结合高压均质或高压微射流将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.1wt％-0.2wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。
上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述单体A为具有碳碳双键的非离子型的水溶性单体，具体为如下式(1)所示结构单体中的一种或多种的组合
其中：基团R1、R2、R3相同或不同，代表H或C1-C12的烷基；
更加优选地，所述单体A可以包括丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-二乙基丙烯酰胺等单体中一种或多种的组合。
上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述单体B为具有碳碳双键的阳离子型的水溶型单体，具体为如下式(2)所示结构单体中的一种或多种的组合
其中：基团R4、R5、R6、R7相同或不同，代表H或C1-C12的饱和烃基或不饱和烃基；A为-COO-、-CO-、-O-或-CH2-；n为0-20的整数；
更加优选地，所述单体B可以包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵等单体中的一种或多种的组合。
上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述单体C为具有碳碳双键的聚醚类单体，具体为如下式(3)所示结构单体中的一种或多种的组合
其中：基团R8、R8’、R9、R9’相同或不同，代表H或C1-C20的烷基；x1、x2相同或不同，代表0或1；n1、n2相同或不同，代表1-30的整数。
更加优选地，所述单体C可以包括辛基酚聚氧乙烯醚(OP)马来酸双(单)酯、壬基酚聚氧乙烯醚(NP)马来酸双(单)酯、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加O)马来酸双(单)酯等单体中的一种或多种的组合。
上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述无机盐可以包括硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化镁、柠檬酸钠和柠檬酸钾等中的一种或多种的组合。
上述制备方法中，优选地，在步骤(1)中，所述分散剂可以包括聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇和聚乙烯基吡咯烷酮等中的一种或多种的组合。
上述制备方法中，优选地，在步骤(2)中，所述引发剂可以包括偶氮类引发剂和/或氧化还原引发剂；
更加优选地，所述偶氮类引发剂可以包括偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐等中的一种或多种的组合；
更加优选地，所述氧化还原引发剂可以包括氧化性的过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、还原性的硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种的组合；其中，氧化性的引发剂和还原性的引发剂的重量比为1:1-2:1。
上述制备方法中，优选地，在步骤(2)中，所述高速分散的转速为10000-20000rpm，分散时间为2-5min；所述高压均质压力为30-100MPa，均质次数为3-10次；所述高压微射流的压力为30-100MPa，微射流次数为2-5次。
本发明还提供了一种利用上述制备方法制备得到的环境友好型纳米乳液压裂液。
发明的有益效果是：
(1)环境友好：本发明制备的纳米乳液压裂液采用的共聚合法制备，合成工艺对环境友好，无污染，能耗低；
(2)使用方便：本发明制备的纳米乳液压裂液集成了减阻、粘土稳定、助排等功能，有效减少了粘土稳定剂及助排剂的使用；
(3)配液简单：本发明制备的纳米乳液压裂液为速溶乳液型，能够快速水化分散，无块状、颗粒状不溶物，不需要提前溶解，可以即用即溶，满足小直径油管大排量压裂施工，对储层伤害低，返排性能优异；
(4)悬砂能力强：本发明制备的纳米乳液压裂液的粘度为50-150mPa·s之间，具有良好的悬砂能力，在25℃-65℃温度下，悬砂时间大于1h；
(5)稳定性好：本发明制备的纳米乳液压裂液与普通的分散乳液相比，其分散相液滴粒子的粒径大小一般在20-150nm，具有良好的稳定性，不易发生分层，絮凝、积聚和沉淀等现象；
(6)表面张力小：本发明制备的纳米乳液压裂液中含有脂肪醇(烷基酚)聚氧乙烯醚结构单元，使纳米乳液压裂液具有优良的降低表面活性功能，该纳米乳液压裂液表面张力在20～27mN/m之间。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将15重量份的丙烯酰胺、1重量份的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2重量份的辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)马来酸单酯、20重量份的硫酸铵、3重量份的聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入到反应器中与70重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为6.5；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至55℃，在氮气保护下，加入0.5重量份的偶氮二异丁腈反应5h，使用高速分散其转速为15000rpm，操作时间为3min；高压均质采用压力为80MPa，均质次数为7次将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.1wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。表1为本实施例制备的纳米乳液压裂液部分性能指标。
表1
实施例2
本实施例提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20重量份的丙烯酰胺、3重量份的二烯丙基二甲基氯化铵、2重量份的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)马来酸双酯、25重量份的硫酸镁、5重量份的聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入到反应器中与80重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为7.2；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至60℃，在氮气保护下，加入1重量份的偶氮二异丁基脒盐酸盐反应6h，使用高速分散其转速为10000rpm，操作时间为5min；高压均质采用压力为100MPa，均质次数为5次将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.15wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。表2为本实施例制备的纳米乳液压裂液部分性能指标。
表2
实施例3
本实施例提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将25重量份的2-甲基丙烯酰胺、5重量份的三甲基烯丙基氯化铵、2重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加O-20)马来酸单酯、25重量份的硫酸钾、8重量份的聚二烯丙基二甲基氯化铵加入到反应器中与100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为7.4；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至60℃，在氮气保护下，加入1重量份的过氧化氢和硫酸亚铁的混合液(其中：过氧化氢和硫酸亚铁的重量比为1:1)反应6h，使用高速分散其转速为20000rpm，操作时间为5min；采用高压微射流，压力为80MPa，微射流次数为3次将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.13wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。表3为本实施例制备的纳米乳液压裂液部分性能指标。
表3
实施例4
本实施例提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将25重量份的N,N-二乙基丙烯酰胺、5重量份的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、5重量份的辛基酚聚氧乙烯醚(OP-20)马来酸双酯、30重量份的硫酸钠、10重量份的聚乙烯醇加入到反应器中与100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为7.0；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至55℃，在氮气保护下，加入1.5重量份的偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐反应5h，使用高速分散其转速为15000rpm，操作时间为4min；采用高压微射流，压力为100MPa，微射流次数为4次将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.2wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。表4为本实施例制备的纳米乳液压裂液部分性能指标。
表4
实施例5
本实施例提供了一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将18重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、3重量份的二烯丙基二甲基氯化铵、3重量份的壬基酚聚氧乙烯醚(NP-20)马来酸单酯、22重量份的氯化钾、9重量份的聚乙二醇加入到反应器中与100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为6.8；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至55℃，在氮气保护下，加入1.5重量份的过硫酸钾和亚硫酸钠混合液(其中：过硫酸钾和亚硫酸钠的重量比为2:1)反应5h，使用高速分散其转速为18000rpm，操作时间为3min；高压均质采用压力为70MPa，均质次数为7次将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.17wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。表5为本实施例制备的纳米乳液压裂液部分性能指标。
表5
通过实施例1-5制备的纳米乳液压裂液部分性能指标可以看出，该纳米乳液压裂液具有如下性质：
(1)制备方法简单，合成工艺对环境友好，无污染；
(2)优良的减阻率，减阻率达67％以上，有助于减阻助排；
(2)优良的降低表面活性功能，该压裂液表面张力在20-27mN/m之间；
(3)良好的悬砂能力，在在25℃-65℃温度下，悬砂时间大于1h；
(4)测试的防膨率高于80％以上，具有优良的粘土稳定性效果，有效减少了粘土稳定剂及助排剂的使用，提高了工作效率；
(5)分散相液滴粒子的平均粒径大小在20-150nm，具有良好的稳定性，不易发生分层，絮凝、积聚和沉淀等现象。
综上所述，本发明提供的一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法制备得到的纳米乳液压裂液制备方法简单，对环境友好，无污染，能耗低，同时集成了优良的减阻、粘土稳定、助排、悬砂、降低表面活性等功能，且具有良好的稳定性，不易发生分层絮凝、积聚和沉淀。
Claims (10)
1.一种环境友好型纳米乳液压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将15-25重量份的单体A、1-5重量份的单体B、1-5重量份的单体C、20-30重量份的无机盐、3-10重量份的分散剂加入到反应器中与70-100重量份的去离子水混合搅拌均匀形成混合液，调节混合液的pH值为6.5-7.5；
(2)向混合液中通入氮气除氧，并将混合液温度升温至45-65℃，在氮气保护下，加入0.5-1.5重量份的引发剂反应5-10h，采用高速分散结合高压均质或高压微射流将混合液分散形成分散液；
(3)采用去离子水将所制备的分散液稀释到0.1wt％-0.2wt％，从而制备得到纳米乳液压裂液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单体A为具有碳碳双键的非离子型的水溶性单体，具体为如下式(1)所示结构单体中的一种或多种的组合
其中：基团R1、R2、R3相同或不同，代表H或C1-C12的烷基。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单体B为具有碳碳双键的阳离子型的水溶型单体，具体为如下式(2)所示结构单体中的一种或多种的组合
其中：基团R4、R5、R6、R7相同或不同，代表H或C1-C12的饱和烃基或不饱和烃基；A为-COO-、-CO-、-O-或-CH2-；n为0-20的整数。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述单体C为具有碳碳双键的聚醚类单体，具体为如下式(3)所示结构单体中的一种或多种的组合
其中：基团R8、R8’、R9、R9’相同或不同，代表H或C1-C20的烷基；x1、x2相同或不同，代表0或1；n1、n2相同或不同，代表1-30的整数。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述无机盐包括硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化镁、柠檬酸钠和柠檬酸钾中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述分散剂包括聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯醇、聚乙二醇和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述引发剂包括偶氮类引发剂和/或氧化还原引发剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐中的一种或多种的组合；
所述氧化还原引发剂可以包括氧化性的过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、还原性的硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种的组合；其中，氧化性的引发剂和还原性的引发剂的重量比为1:1-2:1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述高速分散的转速为10000-20000rpm，分散时间为2-5min；所述高压均质压力为30-100MPa，均质次数为3-10次；所述高压微射流的压力为30-100MPa，微射流次数为2-5次。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的制备方法制备得到的环境友好型纳米乳液压裂液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610003492.9A CN105622839B (zh) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610003492.9A CN105622839B (zh) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105622839A true CN105622839A (zh) | 2016-06-01 |
| CN105622839B CN105622839B (zh) | 2017-12-05 |
Family
ID=56038216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610003492.9A Active CN105622839B (zh) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105622839B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108285539A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-17 | 咸阳师范学院 | 阳离子高分子乳化蜡及其制备方法 |
| CN112280549A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-29 | 长江大学 | 一种纳米乳液及压裂方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4463152A (en) * | 1982-12-29 | 1984-07-31 | Exxon Research And Engineering Co. | Acrylamide acrylate copolymers |
| US5593954A (en) * | 1995-04-26 | 1997-01-14 | The Lubrizol Corporation | Friction modifier for water-based well drilling fluids and methods of using the same |
| CN101967369A (zh) * | 2010-08-16 | 2011-02-09 | 山东大学 | 钻井液用梳型聚合物降滤失剂及其制备方法 |
| CN104232057A (zh) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油包水型交联剂乳液及其制备方法 |
| CN104418973A (zh) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种聚丙烯酰胺乳液的制备方法 |
| CN104761687A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 成都理工大学 | 耐温含氟高分子表面活性剂的制备方法 |
-
2016
- 2016-01-04 CN CN201610003492.9A patent/CN105622839B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4463152A (en) * | 1982-12-29 | 1984-07-31 | Exxon Research And Engineering Co. | Acrylamide acrylate copolymers |
| US5593954A (en) * | 1995-04-26 | 1997-01-14 | The Lubrizol Corporation | Friction modifier for water-based well drilling fluids and methods of using the same |
| CN101967369A (zh) * | 2010-08-16 | 2011-02-09 | 山东大学 | 钻井液用梳型聚合物降滤失剂及其制备方法 |
| CN104232057A (zh) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油包水型交联剂乳液及其制备方法 |
| CN104418973A (zh) * | 2013-09-11 | 2015-03-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种聚丙烯酰胺乳液的制备方法 |
| CN104761687A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 成都理工大学 | 耐温含氟高分子表面活性剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙迎利等: "马来酸类可聚合乳化剂及其在乳液聚合中应用", 《高分子通报》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108285539A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-17 | 咸阳师范学院 | 阳离子高分子乳化蜡及其制备方法 |
| CN112280549A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-29 | 长江大学 | 一种纳米乳液及压裂方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105622839B (zh) | 2017-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103627380B (zh) | 一种水溶性减阻剂及其制备和应用 | |
| CN103589416B (zh) | 一种适用于致密油气藏的低摩阻可回收滑溜水压裂液及其制备方法 | |
| CN103951785B (zh) | 一种压裂液减阻剂及其制备方法和应用 | |
| CN105504182A (zh) | 一种纳米级皮克林乳液型压裂液及其制备方法 | |
| CN103694984A (zh) | 一种页岩气酸化压裂减阻剂及其制备方法 | |
| CN104403656A (zh) | 一种新型两性离子滑溜水压裂液及其制备方法 | |
| CN106589231B (zh) | 聚合物微球及其制备方法 | |
| CN102952531A (zh) | 一种海上油田驱油用表面活性剂及其制备方法 | |
| CN103937484B (zh) | 一种页岩气井滑溜水压裂液体系高效乳态快速水溶减阻剂 | |
| CN103013488A (zh) | 滑溜水压裂液减阻剂及其制备方法 | |
| WO2019024476A1 (zh) | 一种稠油活化剂及其制备方法与应用 | |
| CN102876313A (zh) | 疏水缔合聚合物—复合表面活性剂二元复合驱体系及方法 | |
| CN104744630A (zh) | 一种疏水改性油基反相乳液低伤害水力压裂用减阻剂 | |
| CN105601804A (zh) | 一种疏水缔合聚合物及其制备方法 | |
| CN107383273A (zh) | 一种稠油活化剂及其制备方法 | |
| CN111635749A (zh) | 一种兼顾减阻与携砂的滑溜水体系及其制备方法 | |
| CN103254887A (zh) | 一种减阻水压裂液配制剂 | |
| CN102274701B (zh) | 一种表面活性剂及其制备和应用 | |
| CN101845105A (zh) | 聚丙烯酰胺的反相乳液合成方法 | |
| CN110669492A (zh) | 一种抗剪切超支化聚合物驱油剂及其制备方法和应用 | |
| CN111440604B (zh) | 一种自破乳型抗盐稠油冷采驱油剂及其制备方法和应用 | |
| CN113621106A (zh) | 一剂多效乳液型稠化剂及其制备方法 | |
| CN105238383A (zh) | 一种油井压裂用的降阻剂及其制备方法 | |
| CN105622839A (zh) | 一种环境友好型纳米乳液压裂液及其制备方法 | |
| CN111218268B (zh) | 一种致密砂岩储层用滑溜水及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |