压裂用减阻剂组合物和压裂用减阻剂的制备方法及压裂用减阻剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油天然气开采领域，具体地，涉及一种压裂用减阻剂组合物、一种压 裂用减阻剂的制备方法及压裂用减阻剂。
【背景技术】
[0002] 页岩气的储层具有低孔隙率和低渗透率的特点，开采难度大，目前主要采用滑溜 水压裂工艺进行开采，将压裂液由高压泵注入设备进行增压后，通过管柱高速泵入地层， 高压高速条件下流体在管内流动过程中紊流现象严重，压裂液与管壁之间有较大的摩擦阻 力，流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低以及能量损耗增加。因 此，需要采用在流体中添加减阻剂的方法来降低摩擦阻力的影响，从而提高施工效率。
[0003] 自从美国Mitchell能源公司首次将滑溜水应用在页岩气的压裂中以来，滑溜水 压裂液体系在北美地区获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为 最受欢迎的压裂液。滑溜水压裂液由于黏度低，携砂能力弱、压裂半径小，页岩气滑溜水压 裂通常采用大液量（单井用液量15000m 3左右）、大流量（施工流量IOm3Aiin以上）进行 施工。依靠大液量以产生更复杂的裂缝网络，提高储层的导流能力；依靠大流量产生紊流来 携带支撑剂。但大流量条件下液体剪切速率较大，高分子聚合物的减阻剂被剪切后分子量 降低，减阻性能下降，导致压裂过程中压力变化较大。
[0004] CN102977877A公开了一种页岩气压裂用减阻剂及其制备方法，其公开了在盐水溶 液中，在分散剂的保护下，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的页岩气压裂用减阻剂，该方法需要先通过水溶液聚合 反应制备稳定剂，再通过分散聚合反应制备减阻剂，生产工艺复杂，制备总反应时间在20h 以上，不利于工业化生产，同时该减阻剂有效含量低，在使用时加药量较大。
[0005] CN103333672A公开了一种低分子量的阳离子聚丙烯酰胺耐盐减阻剂，其具体公开 了通过丙烯酰胺、烷基丙烯基季铵盐在水溶液中进行聚合以得到低分子量减阻剂，该方法 制备的减阻剂为粉剂，不能用于采用连续混配的施工工艺的大规模页岩气压裂液施工中。
[0006] 因此，目前亟需找到一种制备方法简便，适合于页岩气压裂用的耐剪切、耐盐且性 能优良的减阻剂。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种在页岩气藏压裂增 产中应用的减阻剂。通过本发明的方法制备得到的压裂用减阻剂具有耐剪切、耐盐且性能 优良的优点，而且本发明提供的制备压裂用减阻剂的方法简单且成本低。
[0008] 为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种压裂用减阻剂组合物，该组合物中含 有丙烯酰胺、式（I)所示的结构单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐，
[0010] 其中，在式（I)中，札和私相同或不同，各自独立地为H或者C1-C3的烷基；η为 4-24的整数。
[0011] 另一方面，本发明提供一种压裂用减阻剂的制备方法，该方法包括：将含有有机溶 剂和乳化剂的油溶液与压裂用减阻剂组合物进行第一接触，得到混合物；然后在聚合反应 条件下，在惰性气氛下，将所述混合物与引发剂进行第二接触，其中，所述组合物中含有丙 烯酰胺、式（I)所示的结构单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐，
[0013] 其中，在式（I)中，RdPR2相同或不同，各自独立地为H或者C1-C3的烷基；η为 4-24的整数。
[0014] 第三方面，本发明提供一种由本发明的上述方法制备得到的压裂用减阻剂。
[0015] 本发明通过在减阻剂分子链中引入少量式（I)所示的疏水性单体单元，利用疏水 相互作用增强减阻剂分子链的结构稳定性，提高了其耐剪切能力和减阻效率；另外，在减阻 剂分子链中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐作为抗盐型单体单元，提高了其抗盐 能力。
[0016] 同时，本发明提供的压裂用减阻剂的制备方法，其采用反相乳液聚合方法，有效含 量高，所得的减阻剂在低药量的条件下就能够达到良好的减阻效果，同时该减阻剂为乳液 产品，产品在水中溶解快，不会形成"鱼眼"，能够满足连续混配的施工工艺的大规模页岩气 压裂液施工。
[0017] 与现在技术相比，本发明的技术方案可以所达到的有效效果如下：
[0018] 1、本发明提供的压裂用减阻剂为乳液产品，有效含量高，得到的减阻剂在低药量 的条件下就能够达到良好的减阻效果。例如：〇. 05质量％的减阻水溶液，其减阻率就可达 到73. 5 %左右。
[0019] 2、经过测试，本发明提供的压裂用减阻剂产品在水中溶解快，不会形成"鱼眼"，例 如在3min内水溶液的表观粘度能达到稳定粘度的90%以上。因此在使用连续工艺进行配 液施工的页岩气大规模压裂过程中，减阻剂产品按设计的加药量直接泵入管汇，能够大大 降低施工配液的工作量，显著提高施工效率。
[0020] 3、本发明提供的减阻剂通过在减阻剂分子链中引入少量疏水性单体单元，利用疏 水相互作用增强减阻剂的分子链的结构稳定性，提高了其耐剪切能力和减阻效率；在高泵 注流速（6-15m/s)条件下具有良好的分子结构稳定性；另外本发明的减阻剂分子链中引入 了 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐作为抗盐型单体单元，提高了其抗盐能力，在例如 2重量％的KCl水溶液中仍表现出良好的减阻性能。
[0021] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0022] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023] 在本发明中，所述"第一"、"第二"不代表先后顺序，本发明采用该方式表达仅是为 了区分，本领域技术人员不应理解为对本发明的限定。
[0024] -方面，本发明提供了一种压裂用减阻剂组合物，该组合物中含有丙烯酰胺、式 (I)所示的结构单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐，
[0026] 其中，在式⑴中，RJPR2相同或不同，各自独立地为H或者C1-C3的烷基；η为 4-24的整数。
[0027] 在本发明中，所述C1-C3的烷基可以包括甲基、乙基、正丙基和异丙基中的任意一 种。
[0028] 在本发明中，所述4-24的整数可以包括4、24以及从4到24之间的任意整数，且 本发明需要特别说明的是，4、24以及从4到24之间的任意整数均可以实现本发明的目的， 均在本发明的技术方案的保护范围内。
[0029] 在本发明中，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐优选包括2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钾中 的至少一种。
[0030] 优选情况下，在本发明所述的组合物中，在式（I)中，R1和R2相同或不同，可以各 自独立地为H或者甲基；η可以为6、22以及6-22之间的任意整数。
[0031] 更优选情况下，在本发明所述的组合物中，在式（I)中，R1SH或甲基；R 2为H ;η 可以为10、16以及10-16之间的任意整数。
[0032] 特别优选情况下，在本发明所述的组合物中，在式（I)中，R1SH5R 2SH;!!可以为 10、16以及10-16之间的任意整数。
[0033] 具体地，所述式（I)所示的结构单体可以为丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸 十八酯中的至少一种。
[0034] 优选情况下，在本发明所述的组合物中，相对于100重量份的丙烯酰胺，所述式 (I)所示的结构单体的用量为〇. 1-10重量份，优选为〇. 5-5重量份，更优选为0. 5-2重量 份。
[0035] 优选情况下，在本发明所述的组合物中，相对于100重量份的丙烯酰胺，所述2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其盐的用量为10-100重量份，优选为20-50重量份。
[0036] 在本发明所述的组合物中，还可以含有螯合剂、分子量调节剂和水。
[0037] 优选地，在本发明所述的组合物中，相对于100重量份的丙烯酰胺，所述螯合剂的 用量可以为0. 001-5重量份，优选为0. 02-0. 1重量份。
[0038] 优选地，在本发明所述的组合物中，相对于100重量份的丙烯酰胺，所述分子量调 节剂的用量为〇. 001-1重量份，优选为〇. 01-0. 05重量份。
[0039] 优选地，在本发明所述的组合物中，相对于100重量份的丙烯酰胺，所述水的用量 为50-200重量份，优选为100-150重量份。
[0040] 在本发明所述的组合物中，所述螯合剂可以为本领域公知的任意一种螯合剂，但 是为了使得本发明的减阻剂的溶解速度更快、减阻率更高、抗剪切性更高和耐盐性更好，优 选所述螯合剂可以选自乙二胺四乙酸二钠、三乙二胺五乙酸、柠檬酸、柠檬酸盐和聚羟基丙 烯酸中的至少一种；更优选为乙二胺四乙酸二钠和/或柠檬酸盐。在本发明中，所述柠檬酸 盐优选自朽 1檬酸钾、朽1檬酸钠、朽1檬酸钙和朽1檬酸铵中的至少一种。
[0041] 在本发明所述的组合物中，对所述分子量调节剂的种类没有特别的限定，为了使 得本发明的减阻剂减阻率和抗剪切性更高，优选本发明的所述分子