[发明专利]一种滑溜水压裂用水相传输减阻剂的制备工艺

说明书

技术领域

一种滑溜水压裂用水相传输减阻剂的制备工艺，属于油田化学水相减阻技术领域。

背景技术

Slickwater（滑溜水）压裂液是非常规页岩油气压裂施工的主要压裂液，它是由减阻剂和其它添加剂组成，其关键组份为减阻剂，大都依赖进口，价格昂贵，严重阻碍了我国油田页岩气资源的开采。因此，开发一种适合油田页岩油气储层的滑溜水压裂降阻剂具有重要的实践意义和经济效益。

高分子聚丙烯酰胺可以用作水相减阻剂，Halliburton滑溜水中主要成分是阴离子聚丙烯酰胺（WO 2011/004141 A1, Improving Friction Reducer Performance in Water Containing Multivalent Ions），其商品有FR系列如FR-56、FR-48等，为15%-60%聚合物和少量螯合剂的水溶液，通过螯合剂来提高耐钙鎂二价金属离子能力，从而来提高减阻效果和性能，但Halliburton自己介绍这些FR系列产品还是使用于清水和低盐有减阻效果，使用浓度为330ppm~500ppm，聚合物采用共聚聚丙烯酰胺，如丙烯酰胺和丙烯酸共聚物，但没有明确单体合成工艺。通过我们研究，单体合成工艺对减阻性能有显著作用，专利WO 2011/004141 A1方法不能获得优良性能特别是耐钙鎂二价金属离子能力的减阻剂，其减阻率也在50%~60%，甚至滑溜水在氯化钙1%以上时，减阻率迅速下降至45%以下，而且随时间减阻率渐渐失去，严重影响滑溜水减阻效果；Naco公司（Comparing Friction Reducers’ Performance in Produced Water from Tight Gas Shales. JPT Nov. 2009 ）通过各种市面上减阻剂其中实际包括了Halliburton产品减阻性能比较，最好减阻剂的减阻率为68%，其环道试验表明，其减阻起作用时间严重滞后，2min才能起减阻效果，基本与Halliburton专利报道一致。所以目前我们依赖的国外公司减阻剂，减阻率不高，没有超过70%，水合起效速度慢，耐钙鎂二价金属离子能力不强，使用一段时间减阻率迅速下降，甚至失效，表明高矿化度水质不能用于配制滑溜水，滑溜水的油田用水存在巨大挑战（Shawn M. Rimassa, et al, Optimizing Fracturing Fluid from Flowback Water. SPE 125336, the 2009 SPE Tight Gas Completions Conference, San Antonio, Taxes, USA, 15-17 June 2009）。

在石油天然气勘探和开发中，滑溜水压裂液广泛应用于油井和天然气井的储层改造，以达到增产油气的目的。在滑溜水组成中水无疑是这一技术的大用量组分，出于环境和资源考虑，油田产出水是容易取用的水资源，因此必须研制一种耐钙鎂二价金属离子能力强的长时使用，减阻效果下降很小的减阻剂，满足滑溜水压裂技术需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种滑溜水压裂用水相传输减阻剂的制备工艺，采用该工艺制备出的减阻剂水合起效速度快、耐钙鎂二价金属离子能力强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该滑溜水压裂用水相传输减阻剂的制备工艺，其特征在于，具体工艺步骤为：

1、丙烯酰胺合成：将丙烯腈和水按照体积比1：6.5~7.5混合，然后加入雷尼铜，在78~140℃进行水合反应生成质量浓度为15.5%~20.5%的丙烯酰胺水溶液；

2、丙烯酰胺浓缩：将质量浓度为15.5%~20.5%的丙烯酰胺水溶液通过浓缩得到质量浓度35%~45%的丙烯酰胺单体水溶液，浓缩后的丙烯酰胺单体水溶液中铜离子含量控制在5 ppm以下； 

3、配制单体：将质量浓度35%~45%的丙烯酰胺单体水溶液加水稀释至质量浓度为18.5~25.5%，并加入占丙烯酰胺单体水溶液重量0.2~2.0%的叔丁基丙烯酰胺制备混合液，混合液冷却至7~10℃，搅拌均匀；

4、配制反应液：向步骤3的混合液中加入碳酸钠或碳酸钠溶液形成反应液，其中碳酸钠净质量占反应液质量的2.5~8.0%，再向反应液中加入占反应液质量20~100ppm螯合剂、10~100ppm链转移剂、30~300ppm链增长剂和50~250ppm水溶性偶氮化合物；