一种同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系制造技术

本发明专利技术涉及一种同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系。该液体体系是先合成“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A，然后在减阻剂A中加入分散于无机盐水溶液中具有剪切变稀性质的提粘剂分散体系B复配生成而得到。该水力压裂用液体体系在静态条件下，提粘剂有效携砂不沉淀。在动态湍流的条件下，由于聚合物具有剪切变稀的特性，不增加体系的黏度，对于原减阻剂体系的可泵性和减阻性能没有负面影响。所述的“水包水”分散体系减阻剂A可以是普通水溶高分子减阻剂,也可以是通过疏水和含氟改性的降低了分子间和分子与储层之间摩擦系数的水溶性低伤害减阻剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，属油气田工程化学剂应用

技术介绍
随着我国页岩气事业的大规模开展，与之匹配的水力压裂技术也处于广泛的研究之中。在压裂施工中，往往要求压裂液必须同时具备优异的携砂和减阻性能。因为只有这样，压裂液才可高效快速的实现远程运送并以较大的动能携砂，实现储层压裂、提高渗透率。然而，现实情况是：为了有效压裂，压裂液必须保持很低的粘度，以确保压裂液大幅减阻，进而以较高动能到达地层深处进行压裂；另一方面，压裂液又要携砂以支撑压裂后的开口。而携砂往往要通过提高压裂液体系粘度来实现。但不幸的是，粘度的提高却会造成减阻性能大幅下降（例如从70%降到只有30%）。这样就导致了减阻和携砂性能同时提高的矛盾性：也即减阻时要采用低粘度的压裂液；携砂时要采用高粘度的压裂液。也就是说减阻性能好，携砂性能就不好；携砂性能好，减阻性能就不好。综上所述，研发出一种同时具备携砂和减阻性能都好的水力压裂用液体体系具有极其重要的理论和现实意义，必将对国内外在页岩气开发领域造成深远的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有水力压裂用液体体系的不足，提供一种通过合成的“水包水”减阻剂无机盐分散体系A，与具有剪切变稀特性的大分子提粘剂无机盐分散体系B复配生成的同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系。该水力压裂用液体体系在静态条件下，提粘剂有效携砂；在动态湍流的条件下，由于提粘剂聚合物具有剪切变稀的特性，水力压裂用液体体系粘度大幅降低，并对体系的可泵性和减阻性能几乎没有负面影响。本专利技术是通过如下的技术方案来实现上述目的的：一种同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于，首先合成“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A，然后在减阻剂A中加入分散于无机盐水溶液中具有剪切变稀性质的提粘剂分散体系B；所述的减阻剂A和提粘剂分散体系B的重量百分比为20-80∶80-20；所述的减阻剂A按照以下步骤合成：它由水溶性单体A1、水溶性分散剂A2、水溶性自由基引发剂A3、无机盐A4和水A5在机械搅拌的条件下首先生成均相体系，该均相体系在升温的条件下，通过引发分散聚合获得“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A；上述各组分占减阻剂A的总重量百分比为：水溶性单体A1：5.0-20.0%；水溶性分散剂A2：0.1-5.0%；水溶性自由基引发剂A3：0.000001-0.100%；无机盐A4：15.0-40.0%；水A5：余量；所述的具有剪切变稀特性的提粘剂分散体系B由剪切变稀的聚合物B1、无机盐B2和水B3组成；上述各组分占具有剪切变稀特性的提粘剂分散体系B的总重量百分比为：剪切变稀的聚合物B1：0.1-30.0%;无机盐B2：10.0-50.0%;水B3：余量。所述的水溶性单体A1为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧基化-2-羟乙基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羟乙基甲基丙烯酸酯、羟甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰基二甲氨基乙酯氯甲烷盐、丙烯酰基二甲氨基乙酯氯甲烷盐、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸钾、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸钾、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钾中的一种或两种以上的任意比例的混合物。所述的水溶性分散剂A2为聚[2-（甲基丙烯酰氧基）乙基]三甲基氯化铵、聚[2-（丙烯酰氧基）乙基]三甲基氯化铵、聚乙烯基苄基三甲基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚2-羟乙基丙烯酸酯、聚2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯、聚2-羟丙基丙烯酸酯、聚2-羟丙基甲基丙烯酸酯、聚乙氧基化-2-羟乙基丙烯酸酯、聚乙氧基化-2-羟乙基甲基丙烯酸酯、聚羟甲基苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、部分水解的聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酰基二甲胺基乙酯氯甲烷盐、聚丙稀酰基二甲胺基乙酯氯甲烷盐、聚丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、聚丙烯酰乙基三甲基苄基氯化铵、聚甲基丙烯酰乙基三甲基苄基氯化铵、聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸盐中的一种或二种以上的任意比例的混合物。所述的水溶性分散剂A2为包含聚[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、聚[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、聚乙烯基苄基三甲基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、水解聚丙烯酰胺、水解聚醋酸乙烯酯的水溶性分散剂的一种或两种以上任意比例的混合物。所述的水溶性自由基引发剂A3为包含过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)、偶氮二异丙基咪唑啉的水溶性自由基引发剂的一种或两种以上任意比例的混合物。所述的无机盐A4为氯化钠、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钠、三溴化铝、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾、铬酸铵、氯酸铵、硝酸铵、氨基磺酸铵、硫化铵、亚硫酸铵、高氯酸铵、硝酸钡、钡草酸、氯化铯、铯铬酸盐、氯化钙、铬酸钙、氢氧化钙、草酸钙、高氯酸钙水合物、硝酸铜、硫酸铜、氯化亚铁、氯化铁、溴化锂、碳酸锂、氯化锂、锂次氯酸盐、锂氯酸盐、高氯酸锂、氢氧化锂、碘化锂、硝酸锂、硫化锂、锂亚硫酸盐、硫酸锂、氯化镁、高氯酸镁、硫酸镁、二氯化锰、三氯化锰、溴化钾、碳酸氢钾、亚硫酸氢钾、碳酸钾、氯酸钾、氢氧化钾、碘化钾、硝酸钾、碘酸钾、高锰酸钾、硫酸钾、亚硫酸钾、硫化钾、溴化铷、氯化铷、氢氧化铷、碘化铷、硝酸铷、硝酸银、碳酸氢钠、亚硫酸氢钠、硼酸钠、硼氢化钠、溴化钠、溴酸钠、碳酸钠、氯酸钠、亚氯酸钠、亚硫酸钠、硫氢化钠、次氯酸钠、次磷酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、高氯酸钠、高碘酸钠、高锰酸钠、硫化钠、碳酸锶、氯化锶、硝酸锶、钛酸锶、氯化亚锡、氯化锡、氯化钒、溴化锌、碳酸锌、氯化锌、碘化锌、硫酸锌、硫化锌中的一种或二种以上的任意比例的混合物。所述的剪切变稀的聚合物B1为包含黄原胶、瓜尔胶及其衍生物的具有剪切变稀特性的亲水聚合物中的一种或二种以上的任意比例的混合物。所述的无机盐B2为氯化钠、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钠、三溴化铝、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾、铬酸铵、氯酸铵、硝酸铵、氨基磺酸铵、硫化铵、亚硫酸铵、高氯酸铵、硝酸钡、钡草酸、氯化铯、铯铬酸盐、氯化钙、铬酸钙、氢氧化钙、草酸钙、高氯酸钙水合物、硝酸铜、硫酸铜、氯化亚铁、氯化铁、溴化锂、碳酸锂、氯化锂、锂次氯酸盐、锂氯酸盐、高氯酸锂、氢氧化锂、碘化锂、硝酸锂、硫化锂、锂亚硫酸盐、硫酸锂、氯化镁、高氯酸镁、硫酸镁、二氯化锰、三氯化锰、溴化钾、碳酸氢钾、亚硫酸氢钾、碳酸钾、氯酸钾、氢氧化钾、碘化钾、硝酸钾、碘酸钾、高锰酸钾、硫酸钾、亚硫酸钾、硫化钾、溴化铷、氯化铷、氢氧化铷、碘化铷、硝酸铷、硝酸银、碳酸氢钠、亚硫酸氢钠、硼酸钠、硼氢化钠、溴化钠、溴酸钠、碳酸钠、氯酸钠、亚氯酸钠、亚硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于，首先合成“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A，然后在减阻剂A中加入分散于无机盐水溶液中具有剪切变稀性质的提粘剂分散体系B；所述的减阻剂A和提粘剂分散体系B的重量百分比为20‑80∶80‑20；所述的减阻剂A按照以下步骤合成：它由水溶性单体A1、水溶性分散剂A2、水溶性自由基引发剂A3、无机盐A4和水A5在机械搅拌的条件下首先生成均相体系，该均相体系在升温的条件下，通过引发分散聚合获得“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A；上述各组分占减阻剂A的总重量百分比为：水溶性单体A1： 5.0‑20.0%；水溶性分散剂A2：0.1‑5.0%；水溶性自由基引发剂A3： 0.000001‑0.100%；无机盐A4：15.0‑40.0%；水A5：余量；所述的提粘剂分散体系B由剪切变稀的聚合物B1、无机盐B2和水B3组成；上述各组分占提粘剂分散体系B的总重量百分比为：剪切变稀的聚合物B1：0.1‑30.0%；无机盐B2：10.0‑50.0%；水B3：余量。

【技术特征摘要】
1.一种同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于，首先合成“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A，然后在减阻剂A中加入分散于无机盐水溶液中具有剪切变稀性质的提粘剂分散体系B；所述的减阻剂A和提粘剂分散体系B的重量百分比为20-80∶80-20；所述的减阻剂A按照以下步骤合成：它由水溶性单体A1、水溶性分散剂A2、水溶性自由基引发剂A3、无机盐A4和水A5在机械搅拌的条件下首先生成均相体系，该均相体系在升温的条件下，通过引发分散聚合获得“水包水”的水溶性大分子胶体颗粒分散于无机盐水溶液的减阻剂A；上述各组分占减阻剂A的总重量百分比为：水溶性单体A1：5.0-20.0%；水溶性分散剂A2：0.1-5.0%；水溶性自由基引发剂A3：0.000001-0.100%；无机盐A4：15.0-40.0%；水A5：余量；所述的提粘剂分散体系B由剪切变稀的聚合物B1、无机盐B2和水B3组成；上述各组分占提粘剂分散体系B的总重量百分比为：剪切变稀的聚合物B1：0.1-30.0%；无机盐B2：10.0-50.0%；水B3：余量。2.根据权利要求1所述的同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于：所述的水溶性单体A1为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧基化-2-羟乙基丙烯酸酯、乙氧基化-2-羟乙基甲基丙烯酸酯、羟甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰基二甲氨基乙酯氯甲烷盐、丙烯酰基二甲氨基乙酯氯甲烷盐、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸钾、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸钾、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钾中的一种或两种以上的任意比例的混合物。3.根据权利要求1所述的同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于：所述的水溶性分散剂A2为包含聚[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、聚[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、聚乙烯基苄基三甲基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵、水解聚丙烯酰胺、水解聚醋酸乙烯酯的水溶性分散剂的一种或两种以上任意比例的混合物。4.根据权利要求1所述的同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于：所述的水溶性自由基引发剂A3为包含过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过氧化氢、2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)、偶氮二异丙基咪唑啉的水溶性自由基引发剂的一种或两种以上任意比例的混合物。5.根据权利要求1所述的同时具有减阻和携砂性能的“二合一”水力压裂用液体体系，其特征在于：所述的无机盐A4为氯化钠、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钠、三溴化铝、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾、铬酸铵、氯酸铵、硝酸铵、氨基磺酸铵、硫化铵、亚硫酸铵、高氯酸铵、硝酸钡、钡草酸、氯化铯、铯铬酸盐、氯化钙、铬酸钙、氢氧化钙、草酸钙、高氯酸钙水合物、硝酸铜、硫酸铜、氯化亚铁、氯化铁、溴化锂、碳酸锂、氯化锂、锂次氯酸盐、锂氯酸盐、高氯酸锂、氢氧化锂、碘化锂、硝酸锂、硫化锂、锂亚硫酸盐、硫酸锂、氯化镁、高氯酸镁、硫酸镁、二氯化锰、三氯化锰、溴化钾、碳酸氢钾、亚硫酸氢钾、碳酸钾、氯酸钾、氢氧化钾、碘化钾、硝酸钾、碘酸钾、高锰酸钾、硫酸钾、亚硫酸钾、硫化钾、溴化铷、氯化铷、氢氧化铷、碘化铷、硝酸铷、硝酸银、碳酸氢钠、亚硫酸氢钠、硼酸钠、硼氢化钠、溴化钠、溴酸钠、碳酸钠、氯酸钠、亚氯酸钠、亚硫酸钠、硫氢化钠、次氯酸钠、次磷酸钠、硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军，余维初，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42