[发明专利]粉末状聚合物减阻剂现场连续混配溶解高效减阻的方法

说明书

本发明提供一种粉末状聚合物减阻剂现场连续混配溶解高效减阻的方法，直接利用粉末状聚合物减阻剂快速配液形成滑溜水减阻剂开展体积压裂，通过改变粉末状聚合物减阻剂的粒径实现聚合物连续混配溶解时间调控，并达到与预先完全溶解和乳液聚合物相当的减阻效果，满足不同环境和工况下滑溜水减阻剂连续混配的要求，解决现有滑溜水体系需要预先溶解和配液、难以满足体积压裂液量大和排量大的要求的难题，实现直接以粉末状聚合物与水混合后即可达到与采用对应的乳液聚合物减阻剂相当的连续混配时间和减阻效果，从而节约现场配液时间，降低对现场复配设备的要求，提高施工效率。

技术领域

本发明属于油田化学及非常规石油、天然气压裂增产技术领域，具体涉及一种粉末状聚合物减阻剂连续混配溶解高效减阻的方法。

背景技术

非常规油气往往存在于致密储层中，储层的渗透率一般在微达西至纳达西，多数情况下无自然产量，因此需要采用“体积压裂”技术。在非常规油、气井的体积压裂过程中，由于泵速高、液量大、排量大，要求压裂液具有可连续混配和低摩阻性能，因此需要使用滑溜水压裂液体系，其中的核心组分高分子减阻剂直接决定了滑溜水压裂液的性能。

在滑溜水压裂液中，使用最广泛的减阻剂为聚丙烯酰胺及其衍生物，产品类型主要为粉末和乳液两种，在应用时是以水溶液的形式使用。目前，聚合物减阻机理认为减阻是发生在聚合物线团与湍流相互作用过程中聚合物线团被拉伸所产生的结果。当聚丙烯酰胺未完全溶解时，聚合物分子链呈部分伸展状态，与溶剂的相互作用较弱。因此，无论粉末产品还是乳液产品，聚合物完全溶解才能实现最佳的减阻效果。

现有粉末状聚丙烯酰胺减阻剂溶解所需时间较长，不能满足现场即配即用的要求，因此需要预先溶解配液并存储。实际施工过程中由于滑溜水体积较大(10000～40000m³)，粉末状聚合物减阻剂用量很大，要使粉末状聚合物减阻剂完全溶解，将压裂液注入地层前，需要单独采用大型混配设备，如大型聚合物混合搅拌罐及储液罐，预先将粉末状聚合物溶解和存储，才能保证后续的连续泵入地层使用，这不仅增加了设备成本，预先溶解也会增加操作工序和占用时间。即使采用了大型搅拌溶解装置，也不能有效缩短粉末状聚合物的溶解时间。同时，虽然提高剪切速率能够加快粉末状聚合物的溶解，但大型搅拌罐在较高转速下运行会带来较大的离心力，导致运行不安全。因此，实际施工作业中必须在保证大型搅拌装置安全运行的情况下进行粉末状聚合物的溶解，需要对转速进行限制，而在这样的条件下粉末状聚合物完全溶解时间非常长。在现有体积压裂工况中粉末状聚合物完全溶解通常需要一个小时甚至两个小时以上。因此，现有采用粉末状聚合物减阻剂进行体积压裂施工存在设备成本高、不能实现连续在线混配、施工效率较低的问题。

为使减阻剂快速溶解，达到非常规油气现场大排量压裂下即配即用以及高效减阻的目的，目前减阻剂主要采用乳液产品。但乳液减阻剂含有大量有机溶剂，对环境危害较大，合成工艺较复杂，成本较高；通过乳液稀释配制的压裂液中会含有乳化剂和油滴，存在堵塞储层渗流通道的风险。随着国家环保力度的加大，基于乳液聚合物的滑溜水压裂液的排放会受到限制。为克服上述缺陷，中国专利ZL201210522882.9公布了一种水溶性聚合物快速溶解系统及其方法，水溶性聚合物快速溶解系统包括预分散系统、聚合物溶解系统以及连接各装置的风机、输送泵和管线，而聚合物溶解系统采用两级和多级旋转填料床串联。上述装置尽管在一定程度上加快了聚合物的溶解和减小了设备体积和数量，但依然难以满足体积压裂液量大和排量大，要求滑溜水压裂液具备可连续混配现场即配即用的特点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种粉末状聚合物减阻剂现场连续混配溶解高效减阻的方法，直接利用粉末状聚合物减阻剂快速配液形成滑溜水减阻剂开展体积压裂，解决现有滑溜水体系需要预先溶解和配液、难以满足体积压裂液量大和排量大的要求的难题，实现直接以粉末状聚合物与水混合后即可达到与采用对应的乳液聚合物减阻剂相当的连续混配时间和减阻效果，从而节约现场配液时间，降低对现场复配设备的要求，提高施工效率。