CN107057675A - 适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：非离子单体：30%～45%；阳离子单体：5%～15%；非极性溶剂：12%～20%；乳化剂：0.5%～5%；引发剂：0.001%～0.1%；转相剂：5%～10%；余量为水。本发明在分子链中引入了功能型单体，提高了降阻剂在高矿化度水质条件下的结构稳定性，使其在10万ppm高矿化度水质条件下仍具备良好的降阻性能，降阻率可达75.8%，适用于页岩储层压裂改造中的返排液多次重复利用；同时该降阻剂产品速溶增黏，盐水中30s内即能溶解起黏，满足连续混配施工工艺的大规模页岩气压裂施工需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，属于试油工程技术领域。
背景技术
当前页岩气储层改造80%以上使用滑溜水，随着页岩储层勘探开发的不断深入，页岩储层压裂滑溜水用量大幅增加，压后返排液量也随之增加。常规滑溜水耐盐性能差，在高矿化度返排液中溶解增黏及降阻性能均大幅下降。
公开号为CN 103333672A的专利报道了一种应用于页岩气藏的抗盐降阻剂，该降阻剂是由丙烯酰胺单元和丙烯基季铵盐单元组成的二元聚合物，属于低分子量阳离子聚丙烯酰胺降阻剂，其特征该降阻剂可应用于含二价金属离子Ca2+、Mg2+总的质量百分比浓度等于或大于0.5%的压裂返排液、溶洞水、地下产出水配制滑溜水。但该方法制备的降阻剂为粉剂，粉剂不适用于采用连续混配施工工艺的大规模页岩气压裂施工中。
公开号CN 105131179A的专利报道了一种页岩气专用抗温抗盐减阻剂及生产工艺，该降阻剂采用丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺或N,N二甲基丙烯酰胺中的一种或几种非离子单体、抗盐单体，通过乳液合成得到，该发明生产工艺简单、生产效率高且生产成本低廉，有效的降低了降阻剂的生产及使用成本，制备的降阻剂溶解快，抗剪切性好，无毒无污染无粉尘，耐温耐盐好。但该专利完全未提及其降阻剂的降阻及抗盐性能指标，无法说明是否在高矿化度盐水中其降阻剂仍能达到70%以上降阻率的行业标准要求。
公开号CN 104403656A的专利介绍了一种新型两性离子滑溜水压裂液及其制备方法，所述的降阻剂是一种两性离子聚丙烯酰胺“油包水”乳液，跟常规阴离子型降阻剂相比，具有抗盐性能好、对水质不敏感，可重复利用等优势。但该专利对其降阻剂抗盐性能的评价仅限于在氯化钠盐水中是否有絮凝物产生，并未对其在盐水中的降阻性能进行评价，因此无法说明其降阻剂在高矿化度盐水中是否仍能满足压裂施工降阻需求。
美国专利US4152274报道一种阳离子聚丙烯酰胺，可以应用于含氯化钠和氯化钙的盐水中；美国专利US20090298721和US2009023617分别报道了一种能应用于含有二价金属离子水溶液的阴离子型聚丙烯酰胺类降阻剂，但需要同时使用磷酸盐。但以上专利中均未提及其降阻剂在10万ppm矿化度以上盐水中的降阻性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂。本发明在分子链中引入了功能型单体，提高了降阻剂在高矿化度水质条件下的结构稳定性，使其在10万ppm高矿化度水质条件下仍具备良好的降阻性能，降阻率可达75.8%，适用于页岩储层压裂改造中的返排液多次重复利用；同时该降阻剂产品速溶增黏，盐水中30s内即能溶解起黏，满足连续混配施工工艺的大规模页岩气压裂施工需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：30%～45%；
阳离子单体：5%～15%；
非极性溶剂：12%～20%；
乳化剂：0.5%～5%；
引发剂：0.001%～0.1%；
转相剂：5%～10%；
余量为水。
所述的非离子单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种或几种以任意比例混合。
所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化铵中的一种或几种以任意比例混合。
所述的非极性溶剂为5#白油、7#白油、11#白油、15#白油中的一种或几种以任意比例混合。
所述的乳化剂为山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯中的一种或几种与正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一种或几种以任意比例混合。
所述的转相剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种与正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一种或几种以任意比例混合。
所述的引发剂为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、偶氮二异丙基咪唑啉、亚硫酸氢钠中的一种或几种以任意比例混合。
采用本发明的优点在于：
1、本发明一种超浓反相乳液产品，适用于页岩储层压裂改造使用返排液等高矿化度水质配液，产品具有速溶、高耐盐、降阻性能好等特点。产品中特定的复合转相剂能帮助产品在高矿化度盐水中30s内分散增黏，克服了目前其它类聚丙烯酰胺降阻剂在高矿化度盐水中分散增黏速率慢的不足；同时，产品在含一价、二价金属离子且矿化度达10万ppm的盐水中，减阻率可达75.8%，克服了目前其它降阻剂在10万ppm高矿化度盐水中减阻性能大幅降低，不能达到行业标准70%以上减阻率要求的不足。
2、本发明可实现高矿化度返排液的回收利用，降低淡水资源消耗、避免返排液存放带来环境伤害、节约因返排液运输处置增加的生产成本，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明降阻率与测试时间的关系图。
具体实施方式
实施例1
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：30%；
阳离子单体：5%；
非极性溶剂：12%；
乳化剂： 5%；
引发剂：0.001%；
转相剂： 10%；
余量为水。
本实施例中，所述的非离子单体为丙烯酰胺。
本实施例中，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
本实施例中，所述的非极性溶剂为5#白油。
本实施例中，所述的乳化剂为山梨醇酐单油酸酯与正丁醇以任意比例混合。
本实施例中，所述的转相剂为脂肪醇聚氧乙烯醚与正丁醇以任意比例混合。
本实施例中，所述的引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐。
实施例2
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：45%；
阳离子单体：15%；
非极性溶剂：20%；
乳化剂：0.5%；
引发剂：0.1%；
转相剂：5%；
余量为水。
本实施例中，所述的非离子单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺以任意比例混合。
本实施例中，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵以任意比例混合。
本实施例中，所述的非极性溶剂为5#白油、7#白油以任意比例混合。
本实施例中，所述的乳化剂为山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸酯与正丁醇、正戊醇以任意比例混合。
本实施例中，所述的转相剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚与正丁醇、正戊醇、正己醇以任意比例混合。
本实施例中，所述的引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸以任意比例混合。
实施例3
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：35%；
阳离子单体：10%；
非极性溶剂：15%；
乳化剂：3%；
引发剂：0.009%；
转相剂：8%；
余量为水。
本实施例中，所述的非离子单体为甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯以任意比例混合。
本实施例中，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化铵以任意比例混合。
本实施例中，所述的非极性溶剂为7#白油、11#白油、15#白油以任意比例混合。
本实施例中，所述的乳化剂为聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯与正己醇、正辛醇、月桂醇以任意比例混合。
本实施例中，所述的转相剂为壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚与正己醇、正辛醇、月桂醇以任意比例混合。
本实施例中，所述的引发剂为偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、亚硫酸氢钠以任意比例混合。
实施例4
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：30%～45%；
阳离子单体：5%～15%；
非极性溶剂：12%～20%；
乳化剂：0.5%～5%；
引发剂：0.001%～0.1%；
转相剂：5%～10%；
余量为水。
本实施例中，所述的非离子单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种或几种以任意比例混合。
本实施例中，所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化铵中的一种或几种以任意比例混合。
本实施例中，所述的非极性溶剂为5#白油、7#白油、11#白油、15#白油中的一种或几种以任意比例混合。
本实施例中，所述的乳化剂为山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯中的一种或几种与正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一种或几种以任意比例混合。
本实施例中，所述的转相剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种与正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一种或几种以任意比例混合。
本实施例中，所述的引发剂为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、偶氮二异丙基咪唑啉、亚硫酸氢钠中的一种或几种以任意比例混合。
实施例5
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：丙烯酰胺35%、N,N-二甲基丙烯酰胺8%；阳离子单体：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10%；非极性溶剂：7#白油15%；乳化剂：山梨醇酐单油酸酯1.5%、正辛醇：0.5%；引发剂：偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.05%；转相剂：脂肪醇聚氧乙烯2%、正辛醇3%；余量为水。
上述原料配制成反相乳液体系后引发聚合，即得均一、稳定高耐盐反相乳液降阻剂。经管路摩阻仪测定，在10万ppm氯化钠盐水中，0.1%降阻剂加量，降阻率为72.6%。
实施例6
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：丙烯酰胺32%、甲基丙烯酸甲酯10%；阳离子单体：二甲基二烯丙基氯化铵15%；非极性溶剂：15#白油18%；乳化剂：山梨醇酐单油酸酯2%、正己醇：0.5%；引发剂：偶氮二异丁基脒盐酸盐0.05%、亚硫酸氢钠0.02%；转相剂：壬基酚聚氧乙烯醚4%、正己醇5%，余量为水。
上述原料配制成反相乳液体系后引发聚合，即得均一、稳定高耐盐反相乳液降阻剂。经管路摩阻仪测定，在10万ppm氯化钠盐水中，0.1%降阻剂加量，降阻率为70.1%。
实施例7
一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：N,N-二甲基丙烯酰胺35%、甲基丙烯酸月桂酯6%；阳离子单体：丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵10%；非极性溶剂：5#白油20%；乳化剂：山梨醇酐单油酸酯2%、正辛醇：0.5%；引发剂：偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.03%、偶氮二异丁基脒盐酸盐0.02%、亚硫酸氢钠0.02%；转相剂：烷基酚聚氧乙烯醚5%、正辛醇5%，余量为水。
上述原料配制成反相乳液体系后引发聚合，即得均一、稳定高耐盐反相乳液降阻剂。经管路摩阻仪测定，在10万ppm氯化钠盐水中，0.1%降阻剂加量，降阻率为71.2%。
本发明降阻率与测试时间的关系如图1所示，其降阻率稳定在70%—80%之间。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，上述实施例不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所述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变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：由以下质量百分比的原料制成：
非离子单体：30%～45%；
阳离子单体：5%～15%；
非极性溶剂：12%～20%；
乳化剂：0.5%～5%；
引发剂：0.001%～0.1%；
转相剂：5%～10%；
余量为水。
2.根据权利要求1所述的适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：所述的非离子单体为丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种或几种以任意比例混合。
3.根据权利要求2所述的适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基氯化铵中的一种或几种以任意比例混合。
4.根据权利要求3所述的适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：所述的非极性溶剂为5#白油、7#白油、11#白油、15#白油中的一种或几种以任意比例混合。
5.根据权利要求4所述的适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：所述的乳化剂为山梨醇酐单油酸酯、山梨醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯中的一种或几种与正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一种或几种以任意比例混合。
6.根据权利要求5所述的适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：所述的转相剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种与正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、月桂醇中的一种或几种以任意比例混合。
7.根据权利要求6所述的适用于页岩储层压裂改造的高耐盐反相乳液降阻剂，其特征在于：所述的引发剂为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、偶氮二异丙基咪唑啉、亚硫酸氢钠中的一种或几种以任意比例混合。
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