一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于石油天然气开采领域，具体地，涉及一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、页岩气是一种非常规石油资源，储层具有低孔隙度和低渗透率的特点，开采难度大，需要采用水平井钻探、压裂等人工改造手段，才能实现经济有效开发。目前主要采用滑溜水压裂工艺进行开采，滑溜水压裂液体系由水辅以降阻剂组成，是对页岩油气储层进行水力压裂的一种常用压裂液体系。其中，降阻剂是滑溜水压裂液体系的核心，可用于降低压裂液与管柱间的摩阻，提高泵注排量，同时弥补压裂液体系黏度低、携砂能力差等诸多问题。

2、丙烯酰胺基聚合物作为一种经济有效的滑溜水降阻剂，近年来得到了广泛研究与应用。现场使用的降阻剂一般有聚丙酰胺粉剂和乳液两种剂型产品。粉剂产品成本低、便于运输，但一般溶解速度较慢，易形成“鱼眼”，难以满足在线连续混配需求，不适合大排量、大规模、现配现用的施工工艺；乳液产品以其溶解速度快、便于现场混配、储层伤害低等优点得到广泛应用，但目前使用的乳液产品仍存在稳定性差、溶解时间长、黏度偏低、耐盐抗剪切性差等问题，难以满足现场施工要求。

3、因此，目前亟需开发一种制备方法简便，适合于页岩气压裂用的稳定性良好、溶解速度快、耐盐抗剪切的性能优良的降阻剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂及其制备方法，在聚丙烯酰胺的大分子链中引入特定的功能基团，从而进一步提高聚合物的溶解性、增黏性、耐盐抗剪切性。利用本发明制备的滑溜水降阻剂具有溶解速度快、耐盐抗剪切、降阻率高且储存稳定的优点。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂，所述降阻剂包括式(1)、式(2)、式(3)以及式(4)所示的结构单元；

3、

4、式(1)中，r1为h或c1-c10的烷基，优选为h或ch3；

5、式(2)中，r2为h或c1-c10的烷基，优选为h或ch3，r3为c1-c24的烷基，优选为c5-c18的烷基；

6、式(4)中，r4为h或碱金属，碱金属优选为na和/或k，p为1-8的整数。

7、本发明的第二方面提供一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂的制备方法，包括如下步骤：

8、将式(5)、式(6)、式(7)、式(8)所示的单体混合，加入引发剂进行反应，反应完成后加入转相剂，得到所述降阻剂；

9、

10、式(5)中，r1′为h或c1-c10的烷基，优选为h或ch3；

11、式(6)中，r2′为h或c1-c10的烷基，优选为h或ch3，r3′为c1-c24的烷基，优选为c5-c18的烷基；

12、式(8)中，r4′为h或碱金属，碱金属优选为na和/或k，p为1-8的整数。

13、本发明的第三方面提供所述的制备方法制得的页岩气储层改造用滑溜水降阻剂。

14、本发明的第四方面提供述的页岩气储层改造用滑溜水降阻剂在页岩气储层改造中的应用，优选用于制备页岩气压裂液。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明提供的滑溜水降阻剂为乳液型，稳定性好，分子量中等，在400-900万之间，储层伤害低；降阻效果好，在低药量的条件下就能够达到良好的降阻效果，0.25质量％的降阻水溶液其降阻率即可达到75％左右。溶解速度快，溶解时间30-50s，不会形成“鱼眼”，适用于现场连续混配或在线混配工艺，满足大液量滑溜水配制的需要，显著提高施工效率；本发明的降阻剂分子链中引入了磺酸基团作为抗盐单元，提高抗盐能力，在30000mg/l盐水溶液中仍表现出良好的降阻性能。

17、本发明提供的丙烯酰胺乳液共聚物作为滑溜水降阻剂，可以获得高而稳定的降阻率，具体的应用方法为本领域技术人员所熟知的技术。优选情况下，用作滑溜水压裂液降阻剂的丙烯酰胺共聚物的水溶液浓度可以为0.05-0.5重量％。

18、还可以将本领域中技术人员所熟知的用于页岩气压裂液的常用助剂，例如缓蚀剂、酸化剂、黏土稳定剂等加入到含有所述丙烯酰胺系共聚物的降阻剂中，配伍性良好。

19、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂，其特征在于，所述降阻剂包括式(1)、式(2)、式(3)以及式(4)所示的结构单元；

2.根据权利要求1所述的页岩气储层改造用滑溜水降阻剂，其中，以所述降阻剂中所有结构单元的总重量为基准，式(1)所示的结构单元的含量为30-70wt％，优选为40-60wt％，式(2)所示的结构单元的含量为0.5-5wt％，优选为1-3wt％，式(3)所示的结构单元的含量为25-60wt％，优选为35-50wt％，式(4)所示的结构单元的含量为1-10wt％，优选为3-8wt％。

3.根据权利要求1所述的页岩气储层改造用滑溜水降阻剂，其中，所述降阻剂的粘均分子量为400-900万，本体黏度为200-1200mpa·s，溶解时间小于50s，降阻率≥60％。

4.一种页岩气储层改造用滑溜水降阻剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，以式(5)、式(7)、式(6)、式(8)所示的单体的总重量为基准，式(5)所示的单体的用量为30-70wt％，优选为40-60wt％，式(6)所示的单体的用量为0.5-5wt％，优选为1-3wt％，式(7)所示的单体的用量为25-60wt％，优选为35-50wt％，式(8)所示的单体的用量为1-10wt％，优选为3-8wt％。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述制备方法采用乳液聚合方式进行，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤1中，所述水相溶剂为去离子水；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤2中，所述有机溶剂选自环己烷、正庚烷、异构烷烃、异构石蜡和白油中的至少一种；

9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤3中，以预乳液体系的总重量为基准，所述水相溶液的用量为50-80wt％，优选为55-75wt％，所述油相溶液的用量为20-50wt％，优选为25-45wt％。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤4中，所述引发剂为过硫酸盐氧化剂和/或亚硫酸盐还原剂，所述过硫酸盐氧化剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵，所述亚硫酸盐还原剂为亚硫酸氢钾和/或亚硫酸氢钠；

11.根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤5中，所述转相剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、苄基酚氧聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚和苄基二甲基酚聚氧乙烯醚等中的至少一种；

12.由权利要求4-11中任意一项所述的制备方法制得的页岩气储层改造用滑溜水降阻剂。

13.权利要求1-3、12中任意一项所述的页岩气储层改造用滑溜水降阻剂在页岩气储层改造中的应用，优选用于制备页岩气压裂液。

14.根据权利要求13所述的应用，其中，以页岩气压裂液的总重量为基准，所述页岩气储层改造用滑溜水降阻剂的浓度为0.05-0.5wt％。