页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂，制备方法与流程

1.本发明属于页岩油或页岩气开采技术领域，具体涉及一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂，制备方法。


背景技术：

2.随着美国页岩气的大规模开发，全球掀起了一场“页岩气革命”，许多国家都启动了页岩气勘探开发计划。目前，我国页岩气领域也掀起了一股投资勘探开采的热潮。页岩属于超低渗透率储层，无法提供经济开采所需的渗流通道，需要通过压裂作业提高储层的导流能力才能达到工业开采的目的。
3.目前，主要采用在水中加入少量降阻剂和一些添加剂构成压裂液工作液，以滑溜水为工作液的压裂工艺对储层进行压裂；但是现有的降阻剂大部分都是粉剂，使用时需要在现场现配成压裂液使用，然而现场配制存在以下缺点：
4.(1)需要用到混配车和大量储液罐；
5.(2)当一口井开采完成后就存在混配车和大量储液罐的搬运，因此需要大量的搬运费用；
6.(3)混配车和大量储液罐的占地面积大，不适合井厂较小的井，使得粉剂降阻剂的使用受限。


技术实现要素：

7.本发明针对现有的粉剂降阻剂需要现场配制存在使用受限，需要用到大量设备和需要大量的搬运费用的问题；本发明提供页一种岩气和页岩油用复合多功能变粘乳液降阻剂。
8.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
9.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂，主要由以下原料制备得到：丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯、尿素、柠檬酸、聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠、引发剂以及乳化剂。
10.进一步限定，页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂主要由以下重量份的原料制备得到：
11.丙烯酰胺50
‑
80份、甲基丙烯酸羟乙酯8
‑
20份、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯10
‑
30份、尿素5
‑
15份、柠檬酸10
‑
25份、聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠8
‑
25份、引发剂1
‑
6份以及乳化剂3
‑
8份。
12.进一步限定，所述乳化剂为非离子乳化剂，其亲水亲油平衡值为4至7。
13.进一步限定，所述乳化剂为吐温
‑
20、司盘
‑
80、吐温
‑
80、op
‑
10和聚醚硅油中的至少一种。
14.进一步限定，所述引发剂为氧化剂，或者氧化剂与还原剂一起组成的氧化还原体
系。
15.进一步限定，所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过氧化氢中的一种或多种的混合，所述还原剂为低价金属盐。
16.有益效果：本发明制备得到的页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂为乳液型，可以直接在线混配，不需要混配车提前配制储存于储罐中，现场可以节约混配车的配液费及储罐搬运费等，同时节约场地，针对井场较小的井，有良好的适用性。
17.本发明还提供了一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂的制备方法，包括以下步骤：
18.丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯、尿素以及柠檬酸置于室温下溶解；
19.在无氧环境中加入聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠和引发剂，且置于室温下反应；
20.相应完成的产物中加入乳化剂且置于超声环境下分散，超声条件下分散得均匀，形成均匀稳定的页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂。
21.进一步限定，所述超声环境是指在超声仪器上进行，超声波的频率为20
‑
45khz。
22.本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂。
具体实施方式
23.以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
24.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂，主要由以下原料制备得到：丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯、尿素、柠檬酸、聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠、引发剂以及乳化剂。
25.优选地，页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂主要由以下重量份的原料制备得到：
26.丙烯酰胺50
‑
80份、甲基丙烯酸羟乙酯8
‑
20份、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯10
‑
30份、尿素5
‑
15份、柠檬酸10
‑
25份、聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠8
‑
25份、引发剂1
‑
6份以及乳化剂3
‑
8份；其中丙烯酰胺优选55
‑
72份，最佳为61份；甲基丙烯酸羟乙酯优选11
‑
18份、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯优选17
‑
25份，最佳为20份；尿素优选8
‑
12份，最佳为10份；柠檬酸优选14
‑
20份，最佳为17份；聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠优选14
‑
20份，最佳为17份；引发剂优选3份；乳化剂优选5份；
27.其中，引发剂为氧化剂，或者氧化剂与还原剂一起组成的氧化还原体系，优选氧化剂与还原剂一起组成的氧化还原体系，氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾和过氧化氢中的一种或多种的混合，优选过硫酸钠、过硫酸钾和过氧化氢形成的混合物，还原剂优选低价金属盐，例如氯化铁和氯化镁；
28.其中，乳化剂为非离子乳化剂，其亲水亲油平衡值为4至7；也可选用吐温
‑
20、司盘
‑
80、吐温
‑
80、op
‑
10和聚醚硅油中的至少一种，优选吐温
‑
20、司盘
‑
80、吐温
‑
80、op
‑
10和聚醚硅油的混合物。
29.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂的制备方法，包括以下步骤：s1：丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯、尿素以及柠檬酸置于室温下溶解；s2：在无氧环境中加入聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠和引发剂，且置于室温下反应；
30.s3：相应完成的产物中加入乳化剂且置于超声环境下分散，超声波的频率优选20
‑
45khz，最好为30khz；超声条件下分散得均匀，即得到页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂。
31.实施例1
32.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂的制备方法，包括以下步骤：s1：将丙烯酰胺50g、甲基丙烯酸羟乙酯8g、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯10g、尿素5g以及柠檬酸10g置于烧杯中且在室温下搅拌溶解；
33.s2：在氮气环境中加入聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠8g和硫酸钠1g，且置于室温下搅拌反应；
34.s3：步骤s2得到的产物中加入吐温
‑
20 3g且置于频率为20khz的超声环境下分散，即得到页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂。
35.产品特殊性能指标的测定：
36.(1)分子量测定：
37.采用凝胶色谱系统联合多角激光光散射仪。样品浓度为0.08％，测定产物分子量；
38.(2)表界面张力：dst100表面张力仪测定表界面张力；
39.(3)表观粘度：先置于模拟地层温度的环境中搅拌10分钟，然后再将其置于六速旋转粘度计；毛细管粘度测量仪；
40.(4)减阻率：先置于模拟地层温度的环境中搅拌10分钟，然后再将其用多功能回路摩阻测量仪测定。
41.产品性能测定结果：
42.1、产品数均分子量为82万；
43.2、将产品配制成质量分数为0.08％的水溶液；
44.2.1表观粘度：3.5mpa.s；
45.2.2残渣：0mg/l；
46.2.3表面张力：26.21mn/m，界面张力：2.04mn/m；
47.2.4速溶性能：3min可溶解95％；
48.2.5减阻性能：减阻率74％。
49.实施例2
50.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂的制备方法，包括以下步骤：s1：将丙烯酰胺62g、甲基丙烯酸羟乙酯13g、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯18g、尿素12g以及柠檬酸17g置于烧杯中且在室温下搅拌溶解；
51.s2：在氩气环境中加入聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠17g和过硫酸钾3g，且置于室温下搅拌反应；
52.s3：步骤s2得到的产物中加入司盘
‑
80 5g且置于频率为33khz的超声环境下分散，即得到页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂。
53.产品特殊性能指标的测定：
54.(1)分子量测定：
55.采用凝胶色谱系统联合多角激光光散射仪。样品浓度为0.08％，测定产物分子量；
56.(2)表界面张力：dst100表面张力仪测定表界面张力；
57.(3)表观粘度：先置于模拟地层温度的环境中搅拌20分钟，然后再将其置于六速旋转粘度计；毛细管粘度测量仪；
58.(4)减阻率：先置于模拟地层温度的环境中搅拌20分钟，然后再将其用多功能回路摩阻测量仪测定。
59.产品性能测定结果：
60.1、产品数均分子量为92万；
61.2、将产品配制成质量分数为0.08％的水溶液；
62.2.1表观粘度：4.2mpa.s；
63.2.2残渣：0mg/l；
64.2.3表面张力：28.34mn/m，界面张力：3.61mn/m；
65.2.4速溶性能：3min可溶解84％；
66.2.5减阻性能：减阻率75％。
67.实施例3
68.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂的制备方法，包括以下步骤：s1：将丙烯酰胺80g、甲基丙烯酸羟乙酯20g、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯30g、尿素15g以及柠檬酸25g置于烧杯中且在室温下搅拌溶解；
69.s2：在氩气环境中加入聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠25g和过硫酸钾6g，且置于室温下搅拌反应；
70.s3：步骤s2得到的产物中加入聚醚硅油8g且置于频率为45khz的超声环境下分散，即得到页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂。
71.产品特殊性能指标的测定：
72.(1)分子量测定：
73.采用凝胶色谱系统联合多角激光光散射仪。样品浓度为0.08％，测定产物分子量；
74.(2)表界面张力：dst100表面张力仪测定表界面张力；
75.(3)表观粘度：先置于模拟地层温度的环境中搅拌15分钟，然后再将其置于六速旋转粘度计；毛细管粘度测量仪；
76.(4)减阻率：先置于模拟地层温度的环境中搅拌15分钟，然后再将其用多功能回路摩阻测量仪测定。
77.产品性能测定结果：
78.1、产品数均分子量为92万；
79.2、将产品配制成质量分数为0.08％的水溶液；
80.2.1表观粘度：3.8mpa.s；
81.2.2残渣：0mg/l；
82.2.3表面张力：28.1mn/m，界面张力：4.14mn/m；
83.2.4速溶性能：3min可溶解90％；
84.2.5减阻性能：减阻率77％。
85.实施例4
86.一种页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂的制备方法，包括以下步骤：s1：将丙烯酰胺80g、甲基丙烯酸羟乙酯16g、甲基丙烯酸
‑2‑
羟丙酯30g、尿素15g以及柠檬酸25g置于烧杯中且在室温下搅拌溶解；
87.s2：在氩气环境中加入聚2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠25g和乳化剂6g，且置于室温下搅拌反应；其中，乳化剂由硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢以及氯化铁混合得到；
88.s3：步骤s2得到的产物中加入乳化剂8g且置于频率为45khz的超声环境下分散，即得到页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂；其中，乳化剂由吐温
‑
20、司盘
‑
80、吐温
‑
80、op
‑
10和聚醚硅油混合得到。
89.产品特殊性能指标的测定：
90.(1)分子量测定：
91.采用凝胶色谱系统联合多角激光光散射仪。样品浓度为0.08％，测定产物分子量；
92.(2)表界面张力：dst100表面张力仪测定表界面张力；
93.(3)表观粘度：先置于模拟地层温度的环境中搅拌12分钟，然后再将其置于六速旋转粘度计；毛细管粘度测量仪；
94.(4)减阻率：先置于模拟地层温度的环境中搅拌12分钟，然后再将其用多功能回路摩阻测量仪测定。
95.产品性能测定结果：
96.1、产品数均分子量为106万；
97.2、将产品配制成质量分数为0.08％的水溶液；
98.2.1表观粘度：4.6mpa.s；
99.2.2残渣：0mg/l；
100.2.3表面张力：26.98mn/m，界面张力：3.82mn/m；
101.2.4速溶性能：3min可溶解85％；
102.2.5减阻性能：减阻率75％。
103.由实施例1
‑
4可知，本发明提供的页岩气和页岩油压裂用复合多功能变粘乳液降阻剂具有优异的降阻性能和快速溶解性能，大大降低了页岩气或页岩油的开采成本。
104.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。