專利名稱：一種減阻水壓裂液配制劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減阻水壓裂液配制劑。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)油氣資源的枯竭，頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)越來越受到重視。2009年，美國頁巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)增至98590 口，產(chǎn)量超過878X 108m3，其中，僅Barnett頁巖的產(chǎn)量就達(dá)到了 560X 108m3。頁巖氣快速勘探開發(fā)使得美國天然氣儲(chǔ)量增加了 40%，目前全球頁巖氣資源量約為456X 1012m3，相當(dāng)于煤層氣和致密氣的總和，是常規(guī)天然氣資源量的2倍。目前美國頁巖氣開采主要采取水平井和減阻水水力壓裂兩種技術(shù)，我國已經(jīng)基本掌握了水平井技術(shù)，但水力壓裂技術(shù)還很不成熟，尤其在壓裂流體減阻水的研發(fā)和性能評(píng)價(jià)方面，我國還剛剛起步，亟需國外的經(jīng)驗(yàn)。Schein等對(duì)減阻水壓裂定義是為了獲得商業(yè)價(jià)值，使用大量水和少量添加劑作為壓裂液以形成一定幾何形態(tài)和導(dǎo)流能力裂縫的一種壓裂方法。減阻水壓裂液最初是由Halliburton、Schlumberger和Messina公司針對(duì)德克薩斯州東部的Barnett頁巖地區(qū)共同開發(fā)的一種新型壓裂液，1997年，Mitchell能源公司在Barnett地區(qū)首次實(shí)施了減阻水壓裂，使用了 3029m3水和90t砂，其頁巖氣最終采收率提高了 20%，壓裂費(fèi)用較大型水力壓裂減少65%。減阻水壓裂液在Barnett頁巖地區(qū)的成功應(yīng)用很快擴(kuò)展到美國Haynesville,Marcellus, Woodruff和Fayetteville等地區(qū)。近幾年來,減阻水壓裂快速發(fā)展,包括多級(jí)水平井壓裂和同步壓裂的壓裂技術(shù)需要的減阻水體積已達(dá)13X 104m3/井次，泵率達(dá)到20 25m3/min，減阻水已經(jīng)成為目前應(yīng)用最成熟的頁巖氣壓裂液。我國近兩年壓裂的頁巖氣井都使用了減阻水壓裂液體系，但是壓裂所用的流體仍主要是國外生產(chǎn)的減阻水，我國目前尚缺乏性能優(yōu)良的減阻水壓裂液體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種減阻水壓裂液配制劑，針對(duì)減阻水壓裂液配制和施工中的諸多不足，提供一種單劑型減阻水壓裂液配制劑，該劑可以與水以任意比例復(fù)配，溶解性能良好，滿足了頁巖氣現(xiàn)場施工中的連續(xù)混配需要，對(duì)頁巖氣開發(fā)有重大的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明減阻水壓裂液配制劑，由如下的重量百分比的組分組成:減阻劑4 6%粘土穩(wěn)定劑 8 12%助排劑I 3%余量為水其中減阻劑為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物，其制備方法如下:將環(huán)氧乙烷、對(duì)苯二酚，丙烯酸和對(duì)苯磺酸加入到水溶液中進(jìn)行混合，加入的質(zhì)量體積比濃度分別為75 80%的環(huán)氧丙烷、0.5 1.0%的對(duì)苯二酚，20 25%丙烯酸和0.5 1.0%對(duì)苯磺酸，升溫至85 125°C，保持?jǐn)嚢璺磻?yīng)6 12h，冷卻，反應(yīng)產(chǎn)物用稀NaOH溶液除去殘余的丙烯酸和對(duì)苯二酚，低溫真空干燥12 24小時(shí)即得聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體；然后將丙烯酰胺，聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體和甲苯加入到容器中，通氮?dú)庵脫Q出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，然后加熱至9(Tl40°C，加入0.5^2.0%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈，持續(xù)攪拌6 12h，待反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，負(fù)壓真空干燥得到淡黃色固體，即為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物。粘土穩(wěn)定劑為聚二甲基二烯丙烯氯化銨；助排劑是由如下質(zhì)量百分比的組分組成:全氟辛酰乙撐胺基甲基二乙基碘化銨 9 11%聚氧乙烯2，5-二甲基十八醇醚20 30%異丙醇20 30%余量為水。本發(fā)明的減阻水壓裂液配制劑制備時(shí)是向水中依次加入粘土穩(wěn)定劑、助排劑和減阻劑，攪拌至淡黃色透明粘稠液體后制備的。該配制劑與水按照重量比0.2^0.4:100溶解后即為減阻水壓裂液。本發(fā)明的減阻水壓裂液配制劑制備的壓裂液能大排量形成縫網(wǎng)，其減阻性能突出，減阻率大于65%，能夠有效保證頁巖氣施工大排量泵送需求。體系的返排性能，有利于保障前期所建立的高效導(dǎo)流縫網(wǎng)，液體體系的表面張力小于28mN/m，能夠有效避免賈敏效應(yīng)；同時(shí)使得多孔介質(zhì)潤濕改善，壓裂后縫面與水相接觸角> 90° ;使注入流體在生產(chǎn)初期迅速返排，實(shí)現(xiàn)最高效返排 效率。由于高效能防膨劑的添加，使得液體的防膨率大于75%，能夠有效保持裂縫形態(tài)，防止 因粘土膨脹發(fā)生裂縫再次閉合。在施工和配液方面，由于本配制劑的各種添加劑高度集成，并且能夠100%溶解，使得該制劑制備的滑溜水配液方便，溶脹迅速，并可實(shí)現(xiàn)預(yù)配和在線混配，大大提高了壓裂設(shè)備的使用效率，滿足頁巖氣大規(guī)模高效開發(fā)的需求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的減阻水壓裂液配制劑進(jìn)行詳細(xì)的描述。一、減阻劑的具體制備方法在裝有冷凝管、攪拌器、溫度計(jì)的250ml三頸燒瓶中加入質(zhì)量體積比濃度為75 80%的環(huán)氧丙烷、0.5 1.0%的對(duì)苯二酚，20 25%丙烯酸和0.5 1.0%對(duì)苯磺酸，升溫至85 125 °C，保持?jǐn)嚢璺磻?yīng)6 12h，冷卻，反應(yīng)產(chǎn)物用200ml稀NaOH溶液(0.2mol/L)處理2_3h，除去殘余的丙烯酸和對(duì)苯二酚，低溫真空干燥12 24小時(shí)即得聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體。按照質(zhì)量比將20 30%丙烯酰胺，30^40%聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體和30 50%的甲苯加入到帶有攪拌器和溫度計(jì)的三頸燒瓶中，通氮?dú)?5 30min置換出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，將三頸燒瓶置于恒溫水域中，開動(dòng)攪拌器加熱至9(T140°C，加入0.5^2.0%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈，持續(xù)攪拌6 12h，待反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，負(fù)壓真空干燥數(shù)小時(shí)得到淡黃色固體，即為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物。其一種具體制備方法如下:在裝有冷凝管、攪拌器、溫度計(jì)的250ml三頸燒瓶中加入75g環(huán)氧丙烷、1.0g的對(duì)苯二酚，20g丙烯酸和0.5g對(duì)苯磺酸，升溫至85 125°C，保持?jǐn)嚢璺磻?yīng)6 12h，冷卻，反應(yīng)產(chǎn)物用200ml稀NaOH溶液(0.2mol/L)處理3h，除去殘余的丙烯酸和對(duì)苯二酚，低溫真空干燥24小時(shí)即得聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體。取30g丙烯酰胺，40g聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體和50g的甲苯加入到帶有攪拌器和溫度計(jì)的三頸燒瓶中，通氮?dú)?0min置換出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，將三頸燒瓶置于恒溫水域中，開動(dòng)攪拌器加熱至120°C，加入2.4g的引發(fā)劑偶氮二異丁腈，持續(xù)攪拌12h，待反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，負(fù)壓真空干燥數(shù)小時(shí)得到淡黃色固體，即為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物。二、助排劑的組成助排劑為含有質(zhì)量百分比濃度為10%的全氟辛酰乙撐胺基甲基二乙基碘化銨、25%聚氧乙烯2，5- 二甲基十八醇醚，25%異丙醇的水溶液。三、減阻水壓裂液配制劑的制備粘土穩(wěn)定劑為聚二甲基二烯丙烯氯化銨，分子量在0.5^0.7X105。制備的時(shí)候依次向83ml水中加入2g助排劑(2ml), IOg粘土穩(wěn)定劑和5g減阻劑,攪拌至溶解均勻,補(bǔ)充水到100ml，呈黃色粘稠狀液體，即為減阻水壓裂液配制劑。向吳茵混調(diào)器中加入500ml水,再加入5.0ml減阻水壓裂液配制劑,攪拌5min,制備成減阻水壓裂液，制成的減阻水壓裂的性質(zhì)如下表，其降摩阻率≥65%，防膨率≥ 75%，表面張力≤ 28mN/m。
權(quán)利要求
1.一種減阻水壓裂液配制劑，其特征在于，所述的減阻水壓裂液配制劑由如下的重量百分比的組分組成: 減阻劑4 6% 粘土穩(wěn)定劑 8 12% 助排劑廣3% 余量為水。
2.如權(quán)利要求1所述的減阻水壓裂液配制劑，其特征在于所述的減阻劑為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物，其制備方法如下: 將環(huán)氧乙烷、對(duì)苯二酚，丙烯酸和對(duì)苯磺酸加入到水溶液中進(jìn)行混合，加入的質(zhì)量體積比濃度分別為75 80%的環(huán)氧丙烷、0.5 1.0%的對(duì)苯二酚，20 25%丙烯酸和0.5 1.0%對(duì)苯磺酸，升溫至85 125°C，保持?jǐn)嚢璺磻?yīng)6 12h，冷卻，反應(yīng)產(chǎn)物用稀NaOH溶液除去殘余的丙烯酸和對(duì)苯二酚，低溫真空干燥12 24小時(shí)即得聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體； 然后將丙烯酰胺，聚氧乙烯醚丙烯酸酯單體和甲苯加入到容器中，通氮?dú)庵脫Q出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，然后加熱至9(Tl40°C，加入0.5 2.0%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈，持續(xù)攪拌6 12h，待反應(yīng)完成后進(jìn)行固液分離，負(fù)壓真空干燥得到淡黃色固體，即為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物。
3.如權(quán)利要求1所述的減阻水壓裂液配制劑，其特征在于所述的粘土穩(wěn)定劑為聚二甲基二烯丙烯氯化銨。`
4.如權(quán)利要求1所述的`減阻水壓裂液配制劑，其特征在于所述的助排劑由如下質(zhì)量百分比的組分組成: 全氟辛酰乙撐胺基甲基二乙基碘化銨 9 11% 聚氧乙烯2，5- 二甲基十八醇醚20 30% 異丙醇2(Γ30% 余量為水。
5.權(quán)利要求1所述的減阻水壓裂液配制劑的制備方法，是向水中依次加入粘土穩(wěn)定齊U、助排劑和減阻劑，攪拌至淡黃色透明粘稠液體后制備的。
6.一種減阻水壓裂液，所述的減阻水壓裂液包含有權(quán)利要求1所述的減阻水壓裂液配制劑。
7.如權(quán)利要求6所述的減阻水壓裂液，是將減阻水壓裂液配制劑與水按照重量比`0.2≤0.4:100溶解后制備的。
全文摘要
發(fā)明的目的是提供一種減阻水壓裂液配制劑，針對(duì)減阻水壓裂液配制和施工中的諸多不足，提供一種單劑型減阻水壓裂液配制劑，該劑可以與水以任意比例復(fù)配，溶解性能良好，滿足了頁巖氣現(xiàn)場施工中的連續(xù)混配需要，對(duì)頁巖氣開發(fā)有重大的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明減阻水壓裂液配制劑，由如下的重量百分比的組分組成減阻劑4~6%、粘土穩(wěn)定劑8~12%、助排劑1~3%、余量為水；其中減阻劑為丙烯酰胺、聚氧乙烯醚丙烯酸酯的二元共聚物，粘土穩(wěn)定劑為聚二甲基二烯丙烯氯化銨；助排劑是由如下質(zhì)量百分比的組分組成全氟辛酰乙撐胺基甲基二乙基碘化銨9~11%、聚氧乙烯2,5-二甲基十八醇醚20~30%、異丙醇20~30%。
文檔編號(hào)C09K8/68GK103254887SQ20131022886
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年6月9日
發(fā)明者鄭建立, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名 申請(qǐng)人:鄭建立