本發(fā)明屬于石油天然氣開采
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種用于滑溜水壓裂液的降阻劑及其制備方法，所述降阻劑特別適用于頁巖氣壓裂施工。
背景技術(shù)：
：隨著常規(guī)油氣資源的日益枯竭，非常規(guī)油氣資源的開發(fā)越來越受到世界范圍的關(guān)注，人們急需尋找合適的接替資源。根據(jù)世界油氣雜志2009年的預(yù)測與統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)的頁巖氣儲量約為4.6×1014m3，資源量十分豐富。頁巖氣儲層滲透率超低，厚度大，天然裂縫發(fā)育，需要實施水力壓裂才能達到工業(yè)開采價值。常規(guī)的植物膠壓裂液體系(羥丙基瓜膠-有機硼交聯(lián)凍膠)雖然具有較好的攜砂能力，但是對大規(guī)模施工的頁巖氣壓裂來說，成本較高。且該體系含有水不溶物及破膠殘渣，易造成頁巖儲層嚴重傷害。壓裂液交聯(lián)形成的凍膠也不利于縫網(wǎng)的形成，會大大增加施工中的管柱摩阻。目前，國內(nèi)外對于頁巖氣儲層的改造主要采用滑溜水壓裂液體系，該體系中的關(guān)鍵組分是降阻劑。降阻劑的添加可以有效降低滑溜水壓裂液體系的摩阻，實現(xiàn)大規(guī)模、大排量泵送從而形成網(wǎng)狀裂縫的目的?，F(xiàn)有降阻劑主要是聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺類聚合物，其中聚氧化乙烯類降阻劑性能較差，且容易受剪切降解；聚丙烯酰胺類降阻劑性能突出，是目前使用最為廣泛的降阻劑。但粉劑型聚丙烯酰胺降阻劑溶脹速度慢，無法滿足現(xiàn)場大規(guī)模配液的需求，因此，頁巖氣儲層主要使用乳液型聚丙烯酰胺類降阻劑。目前，國內(nèi)外頁巖氣壓裂施工中主要使用油包水型聚丙烯酰胺乳液作為降阻劑，該類產(chǎn)品很好的解決了溶解性問題，且具有較高的固含量。但其合成過程中大量使用了有機溶劑(油相)，這不僅造成產(chǎn)品生產(chǎn)成本升高，而且容易造成環(huán)境污染和安全隱患。此外，滑溜水壓裂液中油相物質(zhì)的添加易在進入儲層中形成乳化液滴，滯留于孔喉處，造成“賈敏效應(yīng)”影響壓裂液的返排，從而造成嚴重的儲層傷害。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于滑溜水壓裂液的降阻劑。所述降阻劑為水包水乳液型，不僅保留傳統(tǒng)乳液型聚丙烯酰胺類降阻劑出色的降阻和溶解性能，生產(chǎn)過程中還能避免有機溶劑的大量使用，大幅度降低生產(chǎn)成本，并且有效減輕壓裂施工中的儲層傷害和環(huán)境風險。所述用于滑溜水壓裂液的降阻劑，其原料包括：無機鹽25-30重量份、分散劑10-20重量份、陽離子單體2-8重量份、非離子單體18-32重量份和引發(fā)劑0.0002-0.0005重量份。根據(jù)本發(fā)明，所述降阻劑的原料由以下組分組成：在上述降阻劑中，所述無機鹽選自硫酸銨、硫酸鈉和檸檬酸鈉中的至少一種。在上述降阻劑中，所述分散劑為聚二甲基二烯丙基氯化銨和/或聚二甲基二羥丙基氯化銨。作用是增加水相粘度，使無法充分溶脹的聚丙烯酰胺顆粒懸浮。在上述降阻劑中，所述陽離子單體選自二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酸烷基酯三甲基氯化銨和丙烯酰胺三甲基氯化銨中的至少一種。在上述降阻劑中，所述非離子單體選自丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺中的至少一種。在上述降阻劑中，所述引發(fā)劑選自過氧化氫/抗壞血酸、過硫酸鉀/亞硫酸鈉，以及過硫酸銨/三乙醇胺組合引發(fā)劑中的一種，每組組合引發(fā)劑中均含有氧化劑和還原劑，其中氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為(4-9):1。本發(fā)明還提供了所述降阻劑的制備方法，包括：將陽離子單體、非離子單體、分散劑、無機鹽和水混合得到反應(yīng)液，在通入惰性氣體的條件下加入引發(fā)劑，反應(yīng)60-120分鐘。在本發(fā)明的實施例中，所述方法的具體步驟如下：將陽離子單體、非離子單體、分散劑和無機鹽加入反應(yīng)釜中，再加入水， 40-50℃下充分攪拌達到溶解平衡，得到反應(yīng)液；保持溫度并向所述反應(yīng)液中通入N2以排除空氣中的O2；10-30min后向反應(yīng)液中加入引發(fā)劑，繼續(xù)通入N2反應(yīng)60-120分鐘，降溫停止反應(yīng)，得到本發(fā)明所述的降阻劑。本發(fā)明還提供了所述降阻劑在頁巖氣壓裂液施工中的應(yīng)用。有益效果所述降阻劑為水包水乳液型體系，避免了油包水體系中礦物油的使用。將其應(yīng)用于頁巖氣開發(fā)中的滑溜水壓裂液中，其溶脹和降阻性能突出，能夠有效降低原料成本，避免環(huán)境污染風險，降低儲層傷害，擁有較廣的應(yīng)用前景。具體實施方式實施例1-4按照下述質(zhì)量比例和制備條件實施。將實施例1-4所制備的降阻劑在室溫下放置3個月，避光密封靜置，觀察降阻劑的外觀和體系穩(wěn)定情況，結(jié)果見表1。將實施例1-4所制備的降阻劑分別稀釋1000倍，配制質(zhì)量濃度為0.1％的降阻劑溶液，以溶液粘度不再增加為溶脹終點，記錄溶脹時間，結(jié)果見表1。降阻劑的降阻性能具體表現(xiàn)為減阻劑溶液流速加快和摩阻壓降減少，當流量一定時，降阻效果則表現(xiàn)為摩阻壓降的減少。目前，國內(nèi)外常用的是降阻率這一指標。結(jié)合現(xiàn)場情況，分別測定雷諾數(shù)為2.0×106情況下，剪切3min和10min時的降阻率情況，判斷降阻劑的降阻效率和抗剪切能力。降阻率可通過下式計算：式中，DR為降阻率，P為未加降阻劑時流體的摩阻壓降，PDR為加入降阻劑后流體的摩阻壓降。P和PDR的測量為本行業(yè)的標準方法，通過降阻率測定儀測定水基流體通過規(guī)定長度規(guī)定管徑時的壓差，采用壓力傳感器并計算得出。對比例1、2分別取分子量為400萬的聚氧化乙烯和陽離子聚丙烯酰胺(離子度20％)粉末，將其分別稀釋1000倍，配制質(zhì)量濃度為0.1％的降阻劑溶液，分別測試其溶脹時間和降阻率，結(jié)果見表1。對比例3取愛森EM640CT(陽離子油包水乳液型聚丙烯酰胺)，將其稀釋1000倍，配制質(zhì)量濃度為0.1％的降阻劑溶液，分別測試其溶脹時間和降阻率，結(jié)果見表1。表1外觀和穩(wěn)定性溶脹時間，min降阻率@3min降阻率@10min實施例1白色乳液，不分層<176％72％實施例2白色乳液，不分層<172％68％實施例3白色乳液，不分層<171％56％實施例4白色乳液，分層<168％62％對比例1白色粉末≈6065％42％對比例2白色粉末>6073％68％對比例3白色乳液，不分層<172％65％從表1中可得知，本發(fā)明的降阻劑與對比例相比，不同剪切時間的降阻率不相上下，但實施例的溶脹時間更短。降阻率和溶脹速度均為降阻劑的重要指標，相比之下溶脹速度更為重要。因為頁巖氣壓裂施工規(guī)模較大(單井3×104m3左右)，一般采用鋪設(shè)管線取水進行配液的方式，縮短溶脹時間可大幅度減少盛放預(yù)配制的滑溜水的壓力。應(yīng)當注意的是，以上所述的實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。通過參照典型實施例對本發(fā)明進行了描述，但應(yīng)當理解為其中所用的詞語為描述性和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯。可以按規(guī)定在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明作出修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對本發(fā)明進行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉及特定的方法、材料和實施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開的特定例，相反，本發(fā)明可擴展至其他所有具有相同功能的方法和應(yīng)用。當前第1頁1 2 3