一種聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑。
【背景技術(shù)】
[0002]世界常規(guī)天然氣資源量為436萬億立方米，而頁巖氣則高達(dá)456萬億方(據(jù)EIA)，是未來清潔能源的重要發(fā)展方向之一。中國頁巖氣儲量極為豐富，主要分布在四川盆地、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、松遼盆地、塔里木盆地以及準(zhǔn)噶爾盆地等地區(qū)，國內(nèi)相關(guān)單位評估技術(shù)可采資源量超過10萬億立方米。而根據(jù)EIA評估，在世界各主要頁巖氣資源分布國中，中國以36.1萬億立方米的可采資源量位居世界第一。目前國內(nèi)頁巖氣開采，常采用水平井大規(guī)?！皽p阻水+膠液”分段加砂壓裂技術(shù)，而聚丙烯酰胺類聚合物及衍生物在壓裂過程中會附著在井筒管柱及地層中，堵塞井筒或者地層，影響施工進(jìn)程和單井產(chǎn)量。
[0003]而且，對于聚丙烯酰胺類聚合物及衍生物壓裂液而言，在后續(xù)處理工藝中通常采用過硫酸銨作為破膠體系來降粘聚合物，過硫酸銨破膠體系存在以下幾方面的不足之處:
(1)過硫酸銨破膠時間長。70°C時過硫酸銨的半衰期為8h;50°C時過硫酸銨的半衰期為152h，分解太慢;在低于50°C溫度下，過硫酸銨破膠能力迅速下降，不能作為水基壓裂液的破膠劑。(2)破膠不徹底。壓裂施工過程中，在保證順利攜砂的前提下，優(yōu)化破膠劑濃度，快速徹底破膠，但是壓裂液在栗送和裂縫閉合時，由于液體濾失，聚合物濃度會增加5-7倍，聚合物的濃縮給破膠帶來較大的困難。
[0004]中國專利CN101104844B公開了一種具有聚丙烯酰胺降粘功能的硫酸鹽還原細(xì)菌及其應(yīng)用，采用硫酸鹽還原菌對聚丙烯酰胺進(jìn)行降粘，但是硫酸鹽還原菌是一種厭氧菌，而且需要適宜的生長繁殖環(huán)境，關(guān)鍵是高濃度的硫酸鹽還原菌對高濃度聚合物降粘有限。中國專利CN103043830A公開了一種酸性活化劑下二氧化氯對聚丙烯酰胺降粘的方法，環(huán)境pH為4-12，然后利用鹽酸或者磷酸引發(fā)二氧化氯分解產(chǎn)生自由基，生產(chǎn)產(chǎn)生過氧化物降粘聚丙烯酰胺，但是活化過程中要加入鹽酸等強(qiáng)酸，會對生產(chǎn)管柱造成不同程度的腐蝕;而且，通過二氧化氯釋放自由基進(jìn)行降粘，與溫度油有關(guān)降粘時間長。
[0005]另外，“油田污水中聚丙烯酰胺降粘機(jī)理研究”，石油化工應(yīng)用；“聚丙烯酰胺的化學(xué)降粘研究”，大慶石油學(xué)院學(xué)報；“聚丙烯酰胺的化學(xué)降粘研究”，油氣田環(huán)境保護(hù)，分別介紹聚丙烯酰胺降粘的不同方法，目前油田上常用的是氧化降粘，文獻(xiàn)中利用加入還原性物質(zhì)與強(qiáng)氧化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，釋放產(chǎn)生自由基降粘聚丙烯酰胺，但這些方法都與溫度有關(guān)，而且降粘速度較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑，具有使用濃度低、常溫下降粘速度快、降粘后液體粘度趨于水、易返排的特點。
[0007]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計由如下成分組成:礦化度調(diào)節(jié)劑2.2-30 %，粘度調(diào)節(jié)劑0.1-0.5%,表面活性劑0.1-0.5%,緩蝕劑0.5-2%,清洗劑0.1-1%，余量為水，各組分之和為100%。
[0009]按上述方案，所述聚丙烯酰胺類聚合物為聚丙烯酰胺聚合物及其衍生物。
[0010]按上述方案，所述礦化度調(diào)節(jié)劑選自氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氯化鈣等中的一種或幾種按任意比例的混合物。優(yōu)選地，所述礦化度調(diào)節(jié)劑按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計由如下成分組成:5_50%KC1，5-50%NaCl，0.5-25%MgCl2和0.5-25%CaCl2。更優(yōu)選地，所述礦化度調(diào)節(jié)劑按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計由如下成分組成:30-50 %KC1，30-50 %NaCl，3-20 %MgCl2和3-20 %CaCh。
[0011 ]按上述方案，所述粘度調(diào)節(jié)劑選自檸檬酸。
[0012]按上述方案，所述表面活性劑為氟碳類表面活性劑。
[0013]按上述方案，所述緩蝕劑為有機(jī)磷酸鹽類緩蝕劑。
[0014]按上述方案，所述清洗劑為氯化鐵、氯化亞鐵。
[0015]上述聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑的制備方法，包括如下步驟:
[0016](1)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計稱取如下成分:礦化度調(diào)節(jié)劑1.2-30%，粘度調(diào)節(jié)劑0.1-0.5%,表面活性劑0.1-0.5%，緩蝕劑0.5-2%，清洗劑0.1-1 %，余量為水，各組分之和為100% ;
[0017](2)按步驟(1)所述配比，向水中加入礦化度調(diào)節(jié)劑，攪拌充分溶解，然后加入表面活性劑和粘度調(diào)節(jié)劑攪拌均勻后，再加入清洗劑和緩蝕劑，攪拌至完全溶解，即得到聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑。
[0018]上述聚丙烯酰胺類聚合物的降粘劑的應(yīng)用方法為:向含有聚丙烯酰胺類聚合物的溶液中加入該降粘劑，降粘劑加入量為該含有聚丙烯酰胺類聚合物的溶液質(zhì)量的0.1wt%-
0.5wt%，常溫下反應(yīng)30-120s，該聚合物溶液粘度降為l.l-1.5mPa.s。
[0019]應(yīng)用方法中，所述的含有聚丙烯酰胺聚合物的溶液通常為壓裂液，聚丙烯酰胺聚合物質(zhì)量濃度通常低于1%;而降粘劑的量可以根據(jù)濃度、成本和時間酌情調(diào)整。
[0020]本發(fā)明的原理是:減阻水和膠液的主要成份是聚丙烯酰胺及其衍生物，該類物質(zhì)親水性極強(qiáng)，易溶于水，能與水形成氫鍵，水化后，分子鏈發(fā)生電性作用，使分子鏈得到極大的伸展，從而獲得較大的水動力學(xué)體積，起到增粘的作用，但是，該分子鏈為柔性鏈，在礦化度調(diào)節(jié)劑形成的鹽溶液中，分子鏈會發(fā)生卷曲，從而降低粘度;而粘度調(diào)節(jié)劑中的羧酸根離子之間的電斥力，使聚合物分子線團(tuán)蜷縮，表觀尺寸減小，在水中舒展程度降低可以有效降低聚合物溶液的黏度，增加流動性;而清洗劑使聚丙烯酰胺類聚合物在水溶液中表現(xiàn)出明顯的黏度損失，降粘十分嚴(yán)重，在很短時間內(nèi)即可損失大部分的黏度，完全失去使用性能。另外，本發(fā)明還添加了腐蝕劑和表面活性劑，能夠起到快速返排和保護(hù)井筒管柱的作用。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]第一，本發(fā)明所提供的降粘劑能夠?qū)崿F(xiàn)快速降粘聚丙烯酰胺類聚合物，對高濃度聚丙烯胺酰胺聚合物壓裂液進(jìn)行降粘，降粘后的液體粘度趨于水，易于返排。
[0023]第二，本發(fā)明使用條件廣泛，加量少，使用濃度低，配液簡單易行，常溫下短時間能夠?qū)崿F(xiàn)快速降粘，無特殊要求，施工過程中不會對管柱等裝置造成傷害。
[0024]第三，本發(fā)明所述的降粘劑通過自身帶有電荷和分子結(jié)構(gòu)，就能使聚合物分子絮凝沉淀，使聚丙烯酰胺類聚合物在水溶液中表現(xiàn)出明顯的黏度損失，不需要添加任何引發(fā)劑;而且，直接應(yīng)用三價鐵離子和其他金屬離子協(xié)同作用對聚丙烯酰胺類聚合物分子結(jié)構(gòu)的影響，使聚丙烯酰胺類聚合物在水溶液中蜷縮降粘，特點是反應(yīng)速度快，降粘時間短，此外三價鐵離子性能穩(wěn)定，在現(xiàn)場施工中易操作。
[0025]第四，本發(fā)明所述降粘劑所含組分為常用藥劑，價格低廉易購買，配制方法簡單，便于現(xiàn)場操作。
[0026]針對井筒中存在大量濃縮聚丙烯酰胺類聚合物導(dǎo)致的堵塞管道、影響施工進(jìn)程的技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的快速降粘劑能夠?qū)崿F(xiàn)快速降粘和返排，在頁巖氣高效開采過程具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0027]圖1為應(yīng)用測試所采用的0.4wt %壓裂液25°C的表觀粘度。
[0028]圖2經(jīng)實施例1所述降粘劑處理后，應(yīng)用測試所采用的0.4wt%壓裂液25°C的表觀粘度。
[0029]圖3經(jīng)實施例2所述降粘劑處理后，應(yīng)用測試所采用的0.4wt%壓裂液25°C的表觀粘度。
[0030]圖4經(jīng)實施例3所述降粘劑處理后，應(yīng)用測試所采用的0.4wt%壓裂液25°C的表觀粘度。
【具體實施方式】
[0031]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施