如今,随着能源格局的改变,页岩气作为清洁能源得到快速发展。水力压裂技术是目前页岩开采的主要技术手段,而滑溜水作为水力压裂的主要工作液得以广泛使用。由于页岩气开采采用“井工厂”方式作业,配液通常采用连续混配技术,对滑溜水中减阻剂的溶解速度提出了较高要求;同时为了节约淡水资源,往往注入地层的水返排出来在经过简单处理后用于再配液,因此对减阻剂的抗盐性也提出了更高的要求。研制一种高效的耐盐速溶减阻剂对页气资源开采具有重要意义。本文以丙烯酰胺(AM)为主体,引入具有抗盐性能的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)单体,以硫酸铵溶液为分散介质,通过分散聚合的方法,制备出悬浮颗粒类耐盐速溶减阻剂。本文重点讨论了体系稳定性的影响因素,这是制备稳定减阻剂的基础,研究发现,反应体系中分散稳定剂分子量大小、pH值以及分散介质浓度对体系的稳定性影响较大,稳定剂分子量变化易影响聚合物颗粒的空间位阻作用,分散介质浓度和pH值变化易影响聚合物颗粒的静电排斥作用。当分散稳定剂的数均分子量Mn在60万、重均分子量Mw在85万时,分散介质浓度为35wt%,pH值为7.5时,各作用相互达到平衡,使聚合物颗粒稳定存在于分散体系中。另外,本文以黏均分子量和产品存在形态作为评判依据对分散聚合反应的各影响因素进行研究,得到稳定减阻剂的最佳制备条件:单体浓度为12wt%,单体质量比例为n(AM):n(AMPS)=7.5:1,反应温度为60℃,分散介质浓度为35wt%,分散稳定剂浓度为0.75wt%,pH值为7.5,引发剂浓度为0.05wt%,反应时间为4h。在最佳条件下获得的聚合物相对分子质量达到1.51×107g/mol,具备减阻剂高分子的特征要求。将合成的减阻剂原液直接溶解在纯水中,配制成滑溜水,该减阻剂在98s内完全溶解,展现出良好的速溶性。有效浓度为0.024wt%的滑溜水(减阻剂原液加量为0.2wt%)的表观黏度稳定在2.04mPa.s。在40L/min的流速下,该滑溜水的减阻率能达到81%,且在80℃和10000s-1的剪切速率下基本维持不变。研究发现,一价离子完全不影响其减阻性能,而高价离子只有在浓度很高时才影响该减阻性能,在Ca2+浓度、Fe3+浓度和SO42-浓度分别超过75g/L时、20g/L和100g/L时,减阻性能开始明显下降,在Ca2+浓度、Fe3+浓度和SO42-浓度分别超过125g/L时、40g/L和250g/L时,减阻率分别下降至41.2%、37.3%和0,已经不能很好的发挥减阻效果,但其对盐的耐受度很高,表明该减阻剂具有很好的耐盐能力。另外,本文发现减阻剂浓度和高价离子浓度变化影响滑溜水体系的表观黏度和减阻效率。一方面,减阻剂溶解后发生水化作用增加的非结构黏度使减阻效率增加,而高价阴离子通过静电压缩使聚合物团聚,体系非结构黏度,减阻率降低;另一方面,高价阳离子通过桥联减阻剂分子,使体系结构黏度增加,而减阻率下降。因此在使用滑溜水时应注重非结构黏度的减阻作用。在100g/L的高含盐水中,该减阻剂按照配方:0.024wt%减阻剂+0.3 wt%黏土防膨剂+0.3wt%助排剂配制滑溜水,结果表明:助剂之间配伍性较好;同时与现有减阻剂S02-12和DR-1性能对比发现:自制减阻剂体系的减阻效率达到76.3%,107s就完全溶解,整体耐盐、速溶等性能比现有的减阻剂更优。因此,该减阻剂在高含盐水中配制的滑溜水能满足页岩压裂使用的要求。