一种页岩气压裂用多功能乳液型减阻剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油开采技术领域，特别设及一种页岩气压裂用多功能乳液型减阻剂 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，页岩气非常规油气资源开发在国内迅速开展，掀起了非常规油气开采的 热潮。美国及我国现阶段对致密页岩气储层进行体积压裂改造所使用的压裂液都是所谓的 "滑溜水"体系，通常由阴离子聚丙締酷胺油包水乳液减阻剂、助排剂和粘±稳定剂立种主 要药剂组成，在现场连续混配过程中，需要Ξ套管线分别计量累送至混砂车揽笼，加药方式 较为繁琐。
[0003] 国内对"油包水"乳液聚丙締酷胺减阻剂的研究尚处于起步阶段。专利 201310711961.9公开了一种阴离子乳液型页岩气酸化压裂减阻剂AM/AMI^共聚物及其制备 方法。专利201410128690.9公开了一种"油包水"乳液型压裂液减阻剂AM/AA/AMPS/DMDAAC 共聚物及其制备方法和应用。专利201410708609.4公开了一种新型两性离子滑溜水压裂液 及其制备方法，该滑溜水压裂液由减阻剂、助排剂、粘±稳定剂和杀菌剂组成，与通常W阴 离子聚丙締酷胺"油包水"乳液作为减阻剂的滑溜水压裂液相比，耐盐性和配伍性好，本专 利所述的多功能两性离子乳液型减阻剂与该专利的区别在于合成过程中使用的碱和反相 剂完全不同，不但具有良好的减阻效果，而且具有防膨和助排能力。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种页岩气压裂用多功能 乳液型减阻剂的制备方法。
[0005] 本发明提到的一种页岩气压裂用多功能乳液型减阻剂的制备方法，其制备方法如 下： (1) 首先配制水相，包括水、合成两性离子聚丙締酷胺"油包水"乳液所需要的阴离子单 体、非离子单体和阳离子单体，往水中加入阴离子单体后用功能碱中和至pH=7,再加入非离 子单体、阳离子单体和助剂，所述的单体总质量与水的质量之比为2:1-1:5; (2) 配制油相，包括溶剂和乳化剂，所述的乳化剂占溶剂质量的5%-20%; (3) 将水相和油相混合，水相和油相混合物中，水占混合物质量的10%-60%，高速剪切乳 化，然后在氮气保护，反应溫度为20-80°C下缓慢加入引发剂引发乳液聚合反应； (4) 反应完成后，降至室溫，加入占溶剂质量1%-5%的低表面张力反相剂即得多功能减 阻剂。
[0006] 步骤（1)中，所述的阴离子单体为丙締酸、2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸中的一种 或两种，占总单体质量的10%-30%; 所述的非离子单体为丙締酷胺，占总单体质量的40%-60%; 所述的阳离子单体为丙締酷氧乙基Ξ甲基氯化锭、Ξ甲基締丙基氯化锭、二甲基二締 丙基氯化锭中的一种或多种，占总单体质量的1 〇%-29%; 所述的助剂采用邸TA二钢，尿素，两种助剂总质量占总单体质量的0.01%-0.1〇/〇; 所述的功能碱为氨氧化钟、碳酸钟或氨水中的一种。
[0007] 优选的，步骤（2)中，所述溶剂为白油或环己烧；所述乳化剂为Span80、Span83、 TweenSl中的一种或多种，其亲水亲油平衡值为2-6。
[0008] 优选的，步骤(3)中，所述引发剂为过硫酸锭、亚硫酸氨钢、偶氮二异下腊、偶氮二 异下基咪挫嘟盐酸盐中的一种或多种。
[0009] 优选的，步骤(4)中，所述低表面张力反相剂为全氣辛基聚乙二醇、全氣辛基季锭 舰化物或全氣烷基甜菜碱中的一种，其亲水亲油平衡值为12-14。
[0010] 本发明制备的多功能油包水乳液减阻剂中聚合物的含量占乳状液总质量的10%- 60%，相对分子质量在300万-1500万； 本发明与常规阴离子"油包水"乳液减阻剂相比，突出的有益效果是： (1)防膨能力突出 一方面，常规阴离子"油包水"乳液减阻剂生产工艺中使用氨氧化钢中和阴离子单体， 而本发明采用氨氧化钟、碳酸钟、碳酸氨钟或氨水。钟离子和锭根离子可W嵌入粘±晶格， 使晶层间的连接力增强，有效抑制页岩的膨胀。
[0011] 另一方面，聚合物分子链上引入的阳离子链节可W吸附在粘±颗粒表面，中和页 岩表面的负电性，通过桥接吸附起稳定页岩的作用。
[001^ (2)助排效果好 常规阴离子"油包水"乳液减阻剂生产工艺中通常使用壬基酪聚氧乙締酸NP-10或脂肪 醇聚氧乙締酸M0A-9作为反相剂。而本发明使用低表面张力、高亲水亲油平衡值的氣碳类表 面活性剂作为反相剂，同时兼顾了反相与助排。
[0013] (3)-剂多能，施工便利 本发明提供的多功能乳液型减阻剂除了具备阴离子"油包水"乳液型减阻剂优良的减 阻性能及两性离子"油包水"乳液型减阻剂优良的抗盐性外，还同时具有防膨、助排的功能， 将减阻剂、助排剂和粘±稳定剂Ξ种药剂功能整合，只需要一种药剂即可达到减阻剂、助排 剂和粘±稳定剂Ξ种药剂的使用效果，在现场连续混配过程中，只需要一套管线计量累送 至混砂车揽笼即可，使现场施工更加简单、高效。
【具体实施方式】
[0014] W下结合实施例对本发明做进一步说明，W下实施例中采用的物质，除了注明的 W外，其余均为市售。
[0015] 实施例1:本发明提到的一种页岩气压裂用多功能乳液型减阻剂的制备方法，具体 如下： (1) 向500血烧杯中加入100份白油、5份SpanSO、1份TweenS 1，加入0.0001份的偶氮二异 下腊作为引发剂，溶解配制成油相； (2) 取40份去离子水，加入2份丙締酸，用氨氧化钟中和至抑=7后，再加入14份丙締酷 胺，2份二甲基二締丙基氯化锭，0.001份邸TA二钢，0.002份尿素，配制成水相。
[0016] (3)将油相置于高速乳化机中，开动乳化机后，然后将水相加入，乳化30分钟，制成 单体乳液。
[0017] (4)将单体乳液置于500mL四口烧瓶中，通入氮气除氧30分钟，关闭氮气，开启揽拌 设备，控制转速在100转/分钟，控溫在40°C，反应6.0小时，加入0.002份亚硫酸氨钢后，提高 反应溫度到60°C再反应2.0小时，停止反应，加入2份全氣辛基聚乙二醇揽拌均匀得到粒径 均一的乳液。
[001引性能评价： 表1显示了由实施例1制备的多功能乳液型减阻剂配制的滑溜水(0.1%水溶液)的部分 性能指标。与常规滑溜水体系性能进行了对比，常规滑溜水体系组成为:0.1%市售阴离子油 包水乳液型减阻剂+0.2%市售助排剂+0.1%市售粘±稳定剂组成。滑溜水配液采用模拟地层 水矿化度 25662mg/L，离子组成(mg/L)为:Na+9000，Ca2+429，Mg2+280，S042-1795，Cri4159。减 阻率测试条件:溫度25 °C，模型管内径8mm，长度2.5m，线速度为lOm/s。
[0019] 表1.多功能乳液型减阻剂0. P/冰溶液与常规滑溜水性能评价
表2显示了由实施例1制备的多功能乳液型减阻剂和上述常规滑溜水体系用上述模拟 地层水配制的滑溜水(0.1%水溶液)在不同线速度条件下的减阻率。减阻率测试条件:溫度 25 °C，模型管内径8mm，长度2.5m。
[0020] 表2:不同线速度条件下减阻率对比评测
实施例2:本发明提到的多功能乳液型减阻剂的制备： (1) 向500血烧杯中加入100份白油、5份SpanSO溶解配制成油相； (2) 取40份去离子水，加入2份丙締酸，1份2-丙締酷胺基-2-甲基