专利名称：一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气开采领域，特别是涉及一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法。
背景技术：
页岩气是潜力非常巨大的非常规天然气资源，引发了石油工业的一场革命。页岩气开发通常使用滑溜水进行压裂，一口页岩气水平井滑溜水使用量高达数万方，压裂后滑溜水的处理成为一个突出的问题，既环保又经济的添加剂的研发是解决问题的关键。
由于页岩气压裂时的液体排量很大，必须在清水中加入一定量的减阻剂如羟丙基胍胶、聚丙烯酰胺等，用来降低液体在管路中的摩阻，提高施工效果。为了增强溶解性和分散性，通常将减阻剂制作成以矿物油为外相的悬浮液，矿物油的使用大大增加了返排液的处理难度。常用的羟丙基胍胶减阻剂是一种半乳甘露聚糖，容易被微生物降解，因此滑溜水中通常还需要加入一定量的杀菌剂。杀菌剂的使用，造成了更加严重的环境问题，使返排液的处理更加复杂。
用于降低流体流动阻力的化学试剂通常被称为减阻剂，一般可分为表面活性剂、 纤维素和高分子聚合物三类。公开号为CN1850939A的专利报道了一种油井用水溶性减阻剂的合成方法，该减阻剂通过抑制油井中腊的析出，可以应用于原油采输过程中，降低原油在井筒中的流动阻力。公开号为CN1487985的专利报道了一种表面活性剂类的减阻剂，这是一种水溶性的表面活性剂，具有良好的抗剪切能力，可以应用于供热等循环水领域。但表面活性剂减阻剂通常需要在临界胶束浓度以上使用，因而使用浓度较高，应用受到限制。公开号为CN101886740A的专利报道了一种油溶性的原油输送用降粘减阻剂，在原油长距离管输过程中，使用原油减阻剂可以大大节省原油输送成本。减阻剂在原油集输领域得到了广泛的应用，在其他领域的应用研究还较少。
为了解决现有的减阻剂溶解速度慢，同时会造成环境污染的不足，研制一种不含有机溶剂，不受细菌侵蚀，对环境友好，在水中具有良好的溶解性和分散性，且降阻率高的减阻剂成为当务之急。发明内容
本发明的目的在于提供一种页岩气压裂用减阻剂，该减阻剂在常规聚丙烯酰胺的基础上引入了功能性单体，提高了减阻剂在管路中的抗剪切性能，具有不含有机溶剂、速溶、降阻率高的特点，无需使用杀菌剂，有利于环保。
本发明的另一目的还在于提供上述减阻剂的制备方法，该方法原理可靠，操作简便，采用分散聚合的方法大大提高了减阻剂的分散性和溶解性，通过该方法制备的减阻剂为水溶性高分子聚合物乳液，可以直接使用，经济环保，具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案
一种页岩气压裂用减阻剂，其各组分及质量比如下
水溶性高分子聚合物，20 35% ；
稳定剂，I 5% ；
无机分相剂，20 30% ；
螯合剂，O.01 O. 1% ;
助溶剂，O.5 2%;
其余为水。
该减阻剂是一种混合物，外观为乳白色粘稠状液体。
所述水溶性高分子聚合物为该减阻剂的有效成份，其合成通过自由基引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠三种单体进行无规共聚得到，其结构式如下
权利要求
1.一种页岩气压裂用减阻剂，其各组分及质量比如下 水溶性高分子聚合物，20 35%， 稳定剂，I 5%, 无机分相剂，20 30%， 螯合剂，0. 01 0. 1%， 助溶剂，0. 5 2%, 其余为水； 所述水溶性高分子聚合物结构如下
2.如权利要求I所述的减阻剂，其制备方法包括以下步骤 1)制备稳定剂先将阴离子水溶性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠按质量比9:1的比例溶于去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，加入适量氢氧化钠调节PH值在6. 5左右，通氮气除氧10 20min后，在40 60°C下加入氧化还原引发剂，引发剂的加入量为总单体质量的0. 05 0. 2%，反应持续8h后得到无色、透明、粘稠状的稳定剂； 2)将I 5质量％的稳定剂加入到去离子水中，持续搅拌至完全溶解，然后加入20 30质量％的无机分相剂； 3)将非离子单体和阴离子单体加入到步骤2)的溶液中，所述非离子单体为丙烯酰胺，所述阴离子单体为丙烯酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠，丙烯酰胺、丙烯酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠的质量比为I: (0. 15^0. 4) : (0. 05^0. 15)，总的单体质量为20 35%，然后加入0. 01 0. I质量％的螯合剂和0. 5 2质量％的助溶剂，充分搅拌使所有组分完全溶解，加入氢氧化钠调节pH值在5. 5 7之间，恒定温度在30 60°C之间，通氮气驱氧10 20min后，匀速滴加占总单体质量0. 01 0. 05质量％的偶氮类引发剂； 4)反应4h后，加入占总单体质量0.I 0.5质量％的氧化还原引发剂，反应8 12h后得到页岩气压裂用减阻剂。
3.如权利要求2所述的减阻剂的制备方法，其特征在于，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二氰戊酸，所述氧化还原引发剂中的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢或其混合物，还原剂为亚硫酸氢钠、过硫酸钠、三乙醇胺 或其混合物。
全文摘要
本发明涉及一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，该减阻剂各组分及质量比如下水溶性高分子聚合物20～35%，稳定剂1～5%，无机分相剂20～30%，螯合剂0.01～0.1%，助溶剂0.5～2%，其余为水；所述水溶性高分子聚合物通过自由基引发丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠三种单体进行无规共聚得到，其分子量在600-1000万之间；所述稳定剂由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和丙烯酸钠共聚而成，粘均分子量在10～50万之间。该减阻剂在常规聚丙烯酰胺的基础上引入功能性单体，提高了减阻剂在管路中的抗剪切性能，具有不含有机溶剂、速溶、降阻率高的特点，无需使用杀菌剂，经济环保。
文档编号C08F220/56GK102977877SQ20121051249
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者刘通义, 赵众从, 罗平亚, 陈光杰, 向静, 林波, 李燕 申请人:西南石油大学