专利名称：滑溜水压裂液减阻剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及低渗、低孔非常规储层改造领域，特别涉及一种能适用于滑溜水压裂液的减阻剂(代号BC-12)及其制备方法。
背景技术：
随着非常规油气资源开采热潮的掀起，实用于开采低渗、低孔非常规储层的滑溜水压裂技术(在清水中加入少量减阻剂和一些添加剂等作为工作液，施工时并加入少量支撑剂的压裂作业)日益得到了推广，因此，滑溜水压裂液中添加剂的使用，特别是减阻剂的应用与需求也越来越多。最早的减阻剂是采用溶液聚合的方法进行，水溶液聚合分子量高、杂质少，但是由 于溶液聚合物产物本身粘度大，聚合物含量低，溶解时间长，因此给运输和使用带来极大的不便。到20世纪90年代中期，发展了本体聚合的方法，大大提高了单体转化率和减阻剂性能。但该方法的反应热不易散出，反应中容易产生飞温现象，轻则造成局部过热，使分子量分布变宽；重则温度失控，引起暴聚，其减阻性能会受到影响。近十年来发展起来的一种水溶性单体聚合新技术一微乳液聚合，是由水、油、表面活性剂及助表面活性剂形成的外观透明或半透明的、热力学稳定的油水双连续相体系。这种微乳胶可以直接使用、分子量高，并且能在水中迅速分散、溶解速度快。但微乳液存在体系复杂、油水比较大等问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出了一种能适用于滑溜水压裂液的减阻剂(代号BC-12)及其制备方法，并且解决微乳液体系复杂性、油水比较大的难题。本发明滑溜水压裂液减阻剂BC-12的制备方法，步骤如下(I)水相的配备将单体丙烯酰胺与功能单体MAA (甲基丙烯酸)按质量比(2 10) :1混合，溶于3wt% 5wt%的NaCl水溶液中，单体丙烯酰胺质量浓度为30% 40% ；(2)油相的配备将复配表面活性剂与基础油按质量比(2 3): 10混合溶解，形成油相；复配表面活性剂采用非离子型表面活性剂山梨糖醇酐(Span-80)和聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯(Tween-60)，调整Span-80和Tween-60的比例使体系的HLB值为8. O 9. 5 ;(3)反相微乳液聚合将步骤⑵中的油相加入到反应器中，并将反应器置于30 50°C的恒温水浴锅中，通氮气驱氧10 20min ;将步骤(I)中的水相置于滴液漏斗中，在高速搅拌下缓慢滴入反应器中，20 30min滴加完毕，继续通氮气高速搅拌充分乳化30 40min后；再将引发剂滴入反应器中，在搅拌的情况的反应I 2h，聚合反应完成，得到所需的减阻剂。其中，步骤⑴所述的水相pH值为7 10。其中，步骤(2)所述表面活性剂Span-80和Tween-60的质量比例为(1. 18 2) :1。
其中，步骤(2)所述基础油为白油、煤油、环已烷、异构烷烃中的一种或几种。其中，步骤⑴所述的水相与步骤(2)所述油相质量比例为(2 0.9):1。其中，步骤(3)所述引发剂为过硫酸钾/亚硫酸氢钠氧化还原引发剂、偶氮类引发剂或叔胺基的丙烯酰胺衍生物与K2S2O8组成的氧化还原引发剂中的一种或几种，添加量为单体丙烯酰胺重量的O. 15% O. 35%。其中，步骤(3)所述引发反应温度为35 45°C。本发明在滑溜水压裂液中减阻剂BC-12的制备过程中，微乳液体系中未添加助乳化剂，降低了体系复杂指数。使用复合表面活性剂最低油水比可达到3:5。该方法生产出来的减阻剂外观为透明或半透明的微乳状，稳定性好，可以直接使用，能在水中迅速分散、溶解速度快。通过流动回路摩阻测试系统对该方法生产出来的减阻剂进行摩阻测试，与清水相比，减阻率可达到30% 65%。并且该减阻剂已用于了致密砂岩压裂施工，取得了较好的 压裂效果。
图1为减阻率与流量的关系；图2为某油田某井压裂施工曲线；
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。按质量比3:1的比例将单体丙烯酰胺与功能单体MAA(甲基丙烯酸)溶于3%的NaCl水溶液中，配成单体质量浓度为33%的水溶液，即为水相；将表面活性剂与环已烷按质量比2:9混合溶解，加入装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，其中表面活性剂为Span-80和Tween-60按4:3的质量比例复配而成，HLB=S. 7。四口瓶置于45°C恒温浴锅中，通氮气并搅拌15 20分钟，将水相缓慢滴入四口烧瓶中，油水比为2:3，继续通氮气搅拌30分钟，使其充分乳化；向四口瓶中分别慢慢滴加水溶性引发剂AIBI和油溶性引发剂V-65，其中引发剂占单体丙烯酰胺质量的O. 25%，水溶性引发剂AIBI和油溶性引发剂V-65的质量比例为1:1，再继续反应I 2小时，聚合反应完成，即得到水溶性减阻剂BC-12。水溶性引发剂AIBI和油溶性引发剂V-65均为常用化工
女口
广叩ο效果评价使用流动回路摩阻测试系统对水溶性减阻剂进行降摩阻测试，与清水做对比，向清水中加入水溶性减阻剂，浓度为O. 05%。选用6mm的管路进行测试，记录通过管路后的摩阻压降来计算减阻率，根据减阻率的大小评价水溶性减阻剂的减阻效果，减阻率与流量的关系如图1，最大减阻率可达到57%。减阻率计算
ΔΡ,-ΔΡ
Φ=~^-X100%
ΔΡ水式中Φ——减阻率，％ ;
Λ P水----清水通过测试管路时的压差，MPa ；Δ P----含水溶性减阻剂流体通过测试管路时的压差，MPa。现场应用情况某油田某井属于致密碎屑岩储层，储层复杂，储量大，储层条件差，孔渗均质性差，粘土含量高、变化大。储层地层温度为41 °C，井段1028. 2-1033. 4m，渗透率为7. 85X 10_3 μ m2，孔隙度为10%,岩性致密，为低孔-特低孔、特低渗储层，储层条件差。储层分布不稳定，物性条件变化大。该井采用了滑溜水压裂技术，压裂液配方0. 1%减阻剂BC-12+1%防膨剂KC1+0. 3%助排剂DB-80。整个施工工程总液量350. 7m3,砂比8. 76%，破裂压力24. 3MPa，施工压力31. 6MPa，停泵压力20. 8MPa，压裂施工顺利，施工摩阻低，取得了良好增产效果，施工曲线如图2。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种滑溜水压裂液减阻剂的制备方法，其特征在于，步骤如下(1)水相的配备将单体丙烯酰胺与功能单体MAA按质量比(2 10) :1混合,溶于3wt% 5wt%的NaCl 水溶液中，单体丙烯酰胺质量浓度为30% 40% ；(2)油相的配备将复配表面活性剂与基础油按质量比(2 3) :10混合溶解，形成油相；复配表面活性剂采用非离子型表面活性剂山梨糖醇酐(Span-80)和聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯 (Tween-60)，调整Span-80和Tween-60的比例使体系的HLB值为8. O 9. 5 ;(3)反相微乳液聚合将步骤(2)中的油相加入到反应器中，并将反应器置于30 50°C的恒温水浴锅中，通氮气驱氧10 20min ;将步骤(I)中的水相置于滴液漏斗中，在高速搅拌下缓慢滴入反应器中，20 30min滴加完毕，继续通氮气高速搅拌充分乳化30 40min后；再将引发剂滴入反应器中，在搅拌的情况的反应I 2h，聚合反应完成，得到所需的减阻剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的水相PH值为7 10。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述表面活性剂Span-80和 Tween-60的质量比例为(1. 18 2) :1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述基础油为白油、煤油、环已烷、异构烷烃中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤⑴所述的水相与步骤(2)所述油相质量比例为(2 O. 9):1。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述引发剂为过硫酸钾/亚硫酸氢钠氧化还原引发剂、偶氮类引发剂或叔胺基的丙烯酰胺衍生物与K2S2O8组成的氧化还原引发剂中的一种或几种，添加量为单体丙烯酰胺重量的O. 15% O. 35%。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述引发反应温度为35 45。。。
8.根据权利要求1所述的制备方法制备的滑溜水压裂液减阻剂。
全文摘要
本发明公开了一种能应用于滑溜水压裂液的减阻剂及其制备方法，将有机盐加入丙烯酰胺与功能单体水溶液中制备水相，在高速搅拌下将水相加入到由表面活性剂与基础油构成的油相体系中，形成稳定的W/O型微乳液体系，再通氮气驱氧，加入引发剂聚合，形成无支化的长链结构。该聚合物微乳胶为透明或半透明状的热力学稳定体系，能够迅速溶胀于水中，可以直接使用，在流体输送时加入少量的该减阻剂，可一定程度的提高流量、降低能耗，与清水相比，减阻效果可达到30%～65%。本发明的减阻剂具有稳定性好、溶解速度快、溶解性能好、使用方便、减阻效果显著等特点，适用于滑溜水压裂技术，并且已经应用于现场压裂作业，取得了良好的增产效果。
文档编号C09K8/68GK103013488SQ20131002040
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者刘通义, 向静, 陈光杰, 赵众从, 林波, 牛光洲, 谭坤, 戴秀兰, 黄趾海, 张立丰 申请人:西南石油大学, 成都佰椿石油科技有限公司