CN111592869B - 一种水性降阻剂及其制备方法 - Google Patents

一种水性降阻剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水性降阻剂及其制备方法，解决了现有技术中的反相乳液降阻剂存在着破乳水化时间长；乳液中的油相存在对地层岩心的油相伤害的技术问题。其制备包括下述重量份的原料：水溶性稠化剂：20份～60份；溶剂：20份～70份；悬浮助剂：0.2份～5份；悬浮剂：0.5份～3份。本发明提供的水性降阻剂，不仅具有环保、低伤害的优势，并且同时还能实现一体化作业，实现在线混配。

Description

一种水性降阻剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性降阻剂，具体涉及一种水性降阻剂及其制备方法。
背景技术
我国页岩气储量达31.6万亿立方米，位居世界第一，四川盆地页岩气资源量与可采储量居全国第一，开采潜力巨大。
国内页岩气在压裂工艺上主要选择大规模压裂液压裂方式，在压裂泵注模式上基本形成滑溜水压裂，滑溜水+线性胶+冻胶段塞式压裂，滑溜水+线性胶+ 冻胶结合段塞+持续加砂三种压裂模式；压裂过程中，需根据储层条件实时、快速进行压裂液类型和性能调整。目前可以实现在线配制滑溜水的降阻剂以反相乳液产品为主，反相乳液降阻剂存在着破乳水化时间长；乳液中的油相存在对地层岩心的油相伤害问题；同时由于返排液中因为油相形成的油水乳状液，造成返排液处理困难、处理费用高；且反相乳液降阻剂的增粘效果有限，基液交联效果差。
并且，现有技术中的反相乳液与使用油相的悬浮液，无论是反相乳液还是液体分散聚合物，它们都含有一种油相，这种油相在注射流体中以液滴形式存在，在水性注射流体中的这些油滴在地下地层中会产生传输问题和导致过程更为复杂的多相流动。
CN109652053A《一种抗高温的全悬浮低伤害压裂液及其配制方法》公开了一种抗高温的全悬浮低伤害压裂液，利用多种添加剂进行配液，属于稠化剂的后续配液使用阶段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性环保、低伤害且能实现一体化作业的水性降阻剂及其制备方法。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种水性降阻剂，其制备包括下述重量份的原料：
水溶性稠化剂：20份～60份；
溶剂：20份～70份；
悬浮助剂：0.2份～5份；
悬浮剂：0.5份～3份。
进一步的，各原料的重量份分别为：
水溶性稠化剂：30份～50份；
溶剂：35份～45份；
悬浮助剂：2份～4份；
悬浮剂：1份～2份。
进一步的，各原料的重量份分别为：
水溶性稠化剂：40份；
溶剂：40份；
悬浮助剂：3份；
悬浮剂：1.5份。
进一步的，所述水溶性稠化剂为水溶性稠化剂，且所述水溶性稠化剂的分子量为500万～3000万。
进一步的，所述水溶性稠化剂为丙烯酰胺的均聚物、丙烯酰胺的共聚物、甲基丙烯酰胺的均聚物和甲基丙烯酰胺的共聚物中的任意一种或任意几种。
进一步的，所述溶剂为多元醇醚或多元醇酯类。
进一步的，所述溶剂为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、丁三醇、丁四醇、戊二醇、己二醇多元醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚多元醇醚、乙二醇二乙酸酯以及丙二醇二乙酸酯多元醇酯类衍生物中的任意一种或多种。进一步的，所述悬浮助剂为低分子聚合物、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚氨酯增稠剂、海藻胶、黄原胶和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或多种；所述低分子聚合物为丙烯腈、马来酸、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯、异戊二烯的均聚物和其共聚物中的任意一种或多种，且所述低分子聚合物的分子量为2万～10万。
进一步的，所述悬浮剂为二氧化硅、膨润土、蒙脱土、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡中的任意一种或多种。
本发明提供的水性降阻剂的制备方法，包括下述步骤：
S1：将溶剂、悬浮助剂和悬浮剂分别加入到反应釜中，开启搅拌并通过乳化泵循环剪切0.8h～1.2h；
S2：向反应釜中加入聚丙烯酰胺，开启搅拌并通过乳化泵循环剪切0.8h～ 1.2h，即得到成品。
进一步的，所述步骤S1中，搅拌速率为900r/min～1100r/min；所述步骤 S2中，搅拌速率为1100r/min～1500r/min。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的水性降阻剂，有别于传统的反相乳液降阻剂，将粉末降阻剂改造成为类“乳液”降阻剂，彻底消除了反相乳液降阻剂存在的破乳过程带来的溶解速度慢以及油相伤害问题，并且增粘效果明显，基液交联效果好。
(2)本发明提供的水性降阻剂，将水溶性粉剂型稠化剂悬浮于水性分散体系中制备成水性降阻剂，可实现油气开采中粉剂产品的实时在线切换；同时采用水溶性的非水介质，体系中可不加表活剂与油性成分，是真正实现环保、低伤害的水性降阻剂，可以避免油滴在地下地层中会产生传输问题和导致过程更为复杂的多相流动；同时由于本发明中的产品为水性降阻剂，返排液中不存在因为油相形成的油水乳状液，在进行返排液的处理时不需要进行破乳工序，处理工艺更加简单，可以避免返排液处理困难、处理费用高的问题。
(3)本发明提供的水性降阻剂，从分散悬浮对象水溶性聚合物聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺的分子结构特点出发，筛选出与之结构类似的分散介质。所制备的悬浮液在悬浮对象、分散介质以及悬浮剂三者之间形成分子间作用力，更有利于体系的稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实验例中样品4用于现场在线混配压裂施工曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
一、制备实施例：
实施例1：
制备水性降阻剂：
1.1原料：各原料以重量份计，如下表1所示：
表1实施例1原料表
Figure RE-GDA0002579040700000041
1.2制备方法：
包括下述步骤：
S1：将溶剂、悬浮助剂和悬浮剂分别加入到反应釜中，搅拌(搅拌速率为1000r/min)并通过乳化泵循环剪切1h；
S2：向反应釜中加入聚丙烯酰胺，开启搅拌(搅拌速率为1300r/min)并通过乳化泵循环剪切1h(进行循环剪切的转速为2500r/min)，即得到成品。
实施例2：
制备水性降阻剂：
2.1原料：各原料以重量份计，如下表2所示：
表2实施例2原料表
Figure RE-GDA0002579040700000051
2.2制备方法：同实施例1。
实施例3：
制备水性降阻剂：
3.1原料：各原料以重量份计，如下表3所示：
表3实施例3原料表
Figure RE-GDA0002579040700000052
3.2制备方法：同实施例1。
实施例4：
制备水性降阻剂：
4.1原料：各原料以重量份计，如下表4所示：
表4实施例4原料表
Figure RE-GDA0002579040700000061
4.2制备方法：同实施例1。
实施例5：
制备水性降阻剂：
5.1原料：各原料以重量份计，如下表5所示：
表5实施例5原料表
Figure RE-GDA0002579040700000062
5.2制备方法：
包括下述步骤：
S1：将溶剂、悬浮助剂和悬浮剂分别加入到反应釜中，搅拌(搅拌速率为1100r/min)并通过乳化泵循环剪切0.8h；
S2：向反应釜中加入聚丙烯酰胺，开启搅拌(搅拌速率为1500r/min)并通过乳化泵循环剪切0.8h(进行循环剪切的转速为2300r/min)，即得到成品。
实施例6：
制备水性降阻剂：
6.1原料：各原料以重量份计，如下表6所示：
表6实施例6原料表
Figure RE-GDA0002579040700000063
6.2制备方法：
包括下述步骤：
S1：将溶剂、悬浮助剂和悬浮剂分别加入到反应釜中，搅拌(搅拌速率为 900r/min)并通过乳化泵循环剪切1.2h；
S2：向反应釜中加入聚丙烯酰胺，开启搅拌(搅拌速率为1100r/min)并通过乳化泵循环剪切1.2h(进行循环剪切的转速为3300r/min)，即得到成品。
实施例7：
制备水性降阻剂：
7.1原料：各原料以重量份计，如下表7所示：
表7实施例7原料表
Figure RE-GDA0002579040700000071
7.2制备方法：同实施例1。
实施例8：
制备水性降阻剂：
8.1原料：各原料以重量份计，如下表8所示：
表8实施例8原料表
Figure RE-GDA0002579040700000072
8.2制备方法：同实施例1。
实施例9：
制备水性降阻剂：
9.1原料：各原料以重量份计，如下表9所示：
表9实施例9原料表
Figure RE-GDA0002579040700000081
9.2制备方法：同实施例1。
实施例10：
制备水性降阻剂：
10.1原料：各原料以重量份计，如下表10所示：
表10实施例10原料表
Figure RE-GDA0002579040700000082
10.2制备方法：同实施例1。
实施例11：
制备水性降阻剂：
11.1原料：各原料以重量份计，如下表11所示：
表11实施例11原料表
Figure RE-GDA0002579040700000083
11.2制备方法：同实施例1。
实施例12：
制备水性降阻剂：
12.1原料：各原料以重量份计，如下表12所示：
表12实施例12原料表
Figure RE-GDA0002579040700000091
12.2制备方法：同实施例1。
实施例13：
制备水性降阻剂：
13.1原料：各原料以重量份计，如下表13所示：
表13实施例13原料表
Figure RE-GDA0002579040700000092
13.2制备方法：同实施例1。
实施例14：
制备水性降阻剂：
14.1原料：各原料以重量份计，如下表14所示：
表14实施例14原料表
Figure RE-GDA0002579040700000093
14.2制备方法：同实施例1。
实施例15：
制备水性降阻剂：
15.1原料：各原料以重量份计，如下表15所示：
表15实施例15原料表
Figure RE-GDA0002579040700000101
15.2制备方法：同实施例1。
实施例16：
制备水性降阻剂：
16.1原料：各原料以重量份计，如下表16所示：
表16实施例16原料表
Figure RE-GDA0002579040700000102
16.2制备方法：同实施例1。
实施例17：
制备水性降阻剂：
17.1原料：各原料以重量份计，如下表17所示：
表17实施例17原料表
Figure RE-GDA0002579040700000111
17.2制备方法：同实施例1。
二、实验例：
1、对实施例1～实施例17中制备的水性降阻剂进行性能测试，实施例1～实施例17中制备的水性降阻剂依次记为：样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7、样品8、样品9、样品10、样品11、样品12、样品13、样品14、样品15、样品16、样品17；测试结果如下表18所示：
1)、析液率
测试方法：分别取10ml实施例1～实施例17中制备的降阻剂样品置于10ml 离心管中，在2000r/min条件下离心20min，记录上层清液高度，计算析出清液高度占比(即析液率)。
2)、静置稳定性
测试方法：分别将实施例1～实施例17中制备的降阻剂样品在恒温25℃静置放置30天，观察降阻剂样品的外观。
3)、粘度
测试方法：分别取将实施例1～实施例17中制备的降阻剂样品500ml用六速旋转粘度计测得样品粘度。
4)、降阻率
测试方法：降阻率的测试按SY/T 6376—2008中第7.13.1.1章测定降阻率的规定进行检测。
表18样品性能测试结果
Figure RE-GDA0002579040700000121
2、将实施例4制备的水性降阻剂(样品4)，在线混配压裂液体系，滑溜水、线性胶以及交联胶可以在线自由切换。
如图1所示，将样品4用于现场在线混配压裂施工曲线。
①以质量百分数计，所述滑溜水包括0.04％～0.15％的样品4、0.1％～0.4％的助排剂、0.3％～1％的粘土稳定剂和水。
②以质量百分数计，所述线性胶包括0.12％～1.0％的样品4，0.1％～0.4％的助排剂、0.3％～1％的粘土稳定剂和水。
③以质量百分数计，所述交联胶包括0.2％～0.5％的样品4、0.1％～0.4％的助排剂、0.3％～1％的粘土稳定剂和水。
3、将实施例4制备的水性降阻剂(样品4)、实施例1制备的水性降阻剂 (样品1)、实施例4制备的水性降阻剂(样品4)、常规乳液降阻剂A(爱森公司生产的EM 533)与常规乳液降阻剂B(巴斯夫
Figure RE-GDA0002579040700000131
)，进行粘-浓关系测试，实验结果如下表19所示：
表19不同降阻剂的增粘性能
Figure RE-GDA0002579040700000132
对比测试了本发明中制备的水性降阻剂与常规降阻剂的增粘性能，与常规降阻剂相比，本发明制备出的水性降阻剂的增粘性能更好。
4、将实施例4制备的水性降阻剂(样品4)、实施例1制备的水性降阻剂 (样品1)、以及常规乳液降阻剂A(爱森公司生产的EM 533)与常规乳液降阻剂B(巴斯夫
Figure RE-GDA0002579040700000133
)，进行岩心伤害实验，实验结果如下表20所示：
样品4：取三个样品S1、S2、S3；常规乳液降阻剂A：取三个样品S4、S5、S6；常规乳液降阻剂B：取三个样品S7、S8、S9；样品1：取三个样品S10、S11、 S12；实验方法参考石油行业标准SY/T 5107—2016《水基压裂液性能评价方法》进行。
表20不同降阻剂对岩心伤害测试结果
Figure RE-GDA0002579040700000134
对比测试了本发明中制备的水性降阻剂与常规乳液降阻剂对储层岩心的伤害情况。本发明中制备的水性降阻剂对岩心的伤害率分别为8.87％与11.26％，远低于常规乳液降阻剂A和B的26.73％和27.94％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水性降阻剂，其特征在于：其制备包括下述重量份的原料：
水溶性稠化剂：20份～60份；
溶剂：20份～70份；
悬浮助剂：0.2份～5份；
悬浮剂：0.5份～3份；
所述水溶性稠化剂的分子量为500万～3000万；
所述水溶性稠化剂为丙烯酰胺的均聚物、丙烯酰胺的共聚物、甲基丙烯酰胺的均聚物和甲基丙烯酰胺的共聚物中的任意一种或任意几种；
所述溶剂为多元醇醚或多元醇酯类；
所述悬浮助剂为低分子聚合物、聚氨酯增稠剂和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或多种；所述低分子聚合物为丙烯腈、马来酸、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯的均聚物和其共聚物中的任意一种或多种，且所述低分子聚合物的分子量为2万～10万；
所述悬浮剂为二氧化硅、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的水性降阻剂，其特征在于：各原料的重量份分别为：
水溶性稠化剂：30份～50份；
溶剂：35份～45份；
悬浮助剂：2份～4份；
悬浮剂：1份～2份。
3.根据权利要求2所述的水性降阻剂，其特征在于：各原料的重量份分别为：
水溶性稠化剂：40份；
溶剂：40份；
悬浮助剂：3份；
悬浮剂：1.5份。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的水性降阻剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1：将溶剂、悬浮助剂和悬浮剂分别加入到反应釜中，开启搅拌并通过乳化泵循环剪切0.8h～1.2h；
S2：向反应釜中加入聚丙烯酰胺，开启搅拌并通过乳化泵循环剪切0.8h～1.2h，即得到成品。
5.根据权利要求4所述的水性降阻剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，搅拌速率为900r/min～1100r/min；所述步骤S2中，搅拌速率为1100r/min～1500r/min。
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