一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑，屬油氣田工程 化學劑應用技術領域。
【背景技術】：
[0002] 近年來，隨著頁巖油氣等非常規能源的廣泛勘探和開發，以提高儲層滲透率為目 的的水力壓裂技術，尤其是滑溜水壓裂技術受到越來越廣泛的關注。滑溜水是指在清水或 鹽水中加入少量減阻劑和其它一些化學添加劑例如助排劑和粘土穩定劑的工作液。這種 工作液以高壓快速的方式注入地下，改造油氣儲層，增大油氣儲層滲透率，從而提高油氣產 能，這種作業方式即為滑溜水壓裂。減阻劑的性能直接關系到滑溜水壓力裂化能否有效實 施。
[0003] 目前文獻中報道的水力壓裂用減阻劑均為采用水溶性單體例如丙烯酰胺、丙烯酸 鈉，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸鹽（AMPS)，丙烯酰胺基三甲基丙基氯化銨（APTAC)等 經過自由基溶液聚合、本體聚合或者乳液聚合而制備的。在發明專利申請CN103013488A中 (名稱為"滑溜水壓裂液減阻劑及其制備方法")，發明人將水溶性單體丙烯酰胺和功能單體 MA(甲基丙烯酸）混合后溶于氯化鈉水溶液中制備水相，然后在高速攪拌下將水相加入到 由表面活性劑與基礎油構成的油相體系中，形成穩定的W/0型微乳液體系，自由基聚合后 形成無支化的長鏈結構減阻劑。在發明專利申請CN102977877A中（名稱為"一種頁巖氣 壓裂用減阻劑及其制備方法"），用作減阻劑的水溶性高分子聚合物通過自由基引發丙烯酰 胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉和丙烯酸鈉三種單體進行無規共聚而得到。然而，雖然 這類減阻劑具有極高的水溶性，其分子間以氫鍵為基礎的強相互作用，以及可以預見的該 類分子與親水儲層巖石表面的親和力也往往導致高儲層傷害。也就是說壓裂后減阻劑大分 子傾向性的滯流在儲層微裂縫內，阻塞油氣通道，降低油氣日產量。
[0004] 本發明揭示了一種經過疏水改性的油基乳液水力壓裂用減阻劑。該減阻劑是通過 把水相混合物分散在以礦物油或石蠟油為代表的油相中，形成"W/0"（ "油包水"）反相乳 液，然后經自由基引發劑引發反相乳液聚合而獲得。
[0005] 經過疏水基團對于水溶性減阻劑大分子的改性，可以改造原始氫鍵網絡，降低分 子間親合力以及分子與儲層巖石之間的相互作用。這樣疏水改性的油基反相乳液減阻劑不 但可以在水力壓裂過程中高效減阻，而且可以改善水力壓裂后的返排和儲層保護性能。
【發明內容】
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[0006] 為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種疏水改性油基反相乳液低 傷害水力壓裂用減阻劑，針對現有水力壓裂用減阻劑完全為水溶性單體單元經自由基聚合 生成的水溶性大分子的現狀，通過在"W/0" "油包水"反相乳液聚合中用于溶解水溶性單體 的水相中，引入少量的疏水單體和互溶劑，經共聚對水溶減阻劑大分子進行疏水改造而獲 得。共溶劑的存在使得疏水單體完全溶于起始溶解水溶單體的水相中，并且小量疏水單體 單元的引入不負面影響最終減阻劑大分子在應用劑量下的水溶性和減阻效率。
[0007] 通過互溶劑的作用溶解了少量疏水單體的水相可以通過間歇或半間歇聚合的方 式在自由基引發劑存在的條件下在進行反相乳液聚合。間歇聚合方式是指水相，油相等所 有反應物完全同時置于反應容器中，然后經過自由基引發劑引發聚合。半間歇聚合是指全 部或部分含有單體的水相在聚合引發開始后以一定的速率加入到反應體系中，從而實現聚 合速度和最終生成的聚合物結構的控制。通過間歇或半間歇聚合的方式可以在一定程度上 控制疏水基團在減阻劑大分子上的分布，從而實現水溶性、減阻、返排和儲層保護各項指標 之間的優化。
[0008] 本發明是通過如下技術方案來實現上述目的的：
[0009] 本發明所提供的一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑，該減阻 劑由包括水溶性單體Al、疏水性單體A2、互溶劑A3、水A4、油相B和自由基引發劑C引發反 相乳液聚合獲得，其特征在于各組分的重量的百分比為：
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【主權項】
1. 一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑，該減阻劑由包括水溶性單體 Al、疏水性單體A2、互溶劑A3、水A4、油相B和自由基引發劑C引發反相乳液聚合獲得，其特 征在于各組分的重量的百分比為： 水溶性單體Al: 5-40%； 疏水性單體A2: 0. 1-10%； 互溶劑A3: 1-50%； 水/VI: 1-30%； 油相 B: 40-90%； 從·丨發劑 a· ().0001-(). 1%; 所述的水溶性單體Al為2-羥乙基丙烯酸酯、2-羥乙基甲基丙烯酸甲酯、2-羥丙基丙 烯酸酯、2-羥丙基甲基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羥乙基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羥乙基甲基 丙烯酸酯、羥甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰基二 甲胺基乙酯氯甲烷鹽、丙稀酰基二甲胺基乙酯氯甲烷鹽、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨、甲 基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨、丙烯酰乙基三甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰乙基三甲基 芐基氯化銨、丙烯酸、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鹽、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺 酸鹽中的一種或二種以上的任意比例混合； 所述的疏水性單體A2為丁基丙烯酸酯、丁基甲基丙烯酸甲酯、乙基丙烯酸酯、乙基甲 基丙烯酸酯、苯乙烯中的一種或二種以上的任意比例混合； 所述的互溶劑A3為以乙二醇單丁醚、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜為代表的醇、醛、酮、 醚及其衍生物中的一種或二種以上的任意比例混合；互溶劑可以同時溶解水溶性單體Al 和疏水性單體A2,并且可以使水溶性單體Al和疏水性單體A2同時溶于水； 所述的油相B為石蠟油、白油、環烷油，基礎油、礦物油、柴油中的一種或二種以上的任 意比例混合； 所述的自由基引發劑C為偶氮類、過硫酸類或過氧類引發劑。
2. 根據權利要求1所述的一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑，其特 征在于在油相B中引入油溶性表面活性劑或分散劑。
3. 根據權利要求2所述的一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑，其特 征在于在油相B中引入的油溶性表面活性劑或分散劑為山梨酸酐。
【專利摘要】本發明涉及一種疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑，屬油氣田工程化學劑應用技術領域，其特征在于該減阻劑由水溶性單體A1、疏水性單體A2、互溶劑A3、水A4、油相B經由自由基引發劑C引發“油包水”的反相乳液聚合獲得；其中各組分的重量的百分比為：水溶性單體A1：5-40％；疏水性單體A2：0.1-10％；互溶劑A3：1-50％；水A4:1-30％；油相B：40-90％；自由基引發劑C：0.0001－0.1％；本發明的疏水改性油基反相乳液低傷害水力壓裂用減阻劑保留了原有減阻劑的減阻性能，在水力壓裂中使用可以達到70％的減阻效率；同時，疏水基團的引入降低了減阻劑分子間以及與儲層巖石之間的親和力，提高了水力壓裂過程后的助排和儲層保護性能。
【IPC分類】C08F220-18, C08F220-28, C09K8-68, C08F220-56, C08F218-08
【公開號】CN104744630
【申請號】CN201510137168
【發明人】余維初, 吳軍
【申請人】長江大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月26日