一种多羟基增稠剂、耐高温醇基压裂液体系及其应用制造技术

本申请公开了一种多羟基增稠剂和耐高温醇基压裂液体系，多羟基增稠剂是由丙烯酰胺、N‑乙烯吡咯烷酮和N‑丙烯酰胺丙基‑N、N、N‑二甲基羟乙基氯化铵三种单体在水溶液中共聚而形成，以单体总质量计，三种单体的质量配比为丙烯酰胺40～85％，N‑乙烯吡咯烷酮5～35％，N‑丙烯酰胺丙基‑N、N、N‑二甲基羟乙基氯化铵3～25％；耐高温醇基压裂液体系的原料包括多羟基增稠剂，复合交联剂，调节剂，高闪点醇和水。本申请的醇基压裂液体系通过引入多羟基稠化剂，具有较高耐温性能和抗剪切性能，耐温能力达160℃以上；通过使用高闪点醇使得压裂体系更为安全，并且可以将醇/水比提高至60％以上，甚至可达到100％醇/水比的无水体系，具有返排率高、地层伤害小、安全环保等诸多优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多羟基增稠剂、耐高温醇基压裂液体系及其应用
本专利技术属于石油开采技术，特别涉及一种多羟基增稠剂、耐高温醇基压裂液体系及其应用。
技术介绍
对于致密低渗油气藏的开发，大规模的水力压裂是常规的增产技术手段之一。然而，由于致密油藏储层孔喉半径小，压裂改造后，压裂液滤液及破胶液会在毛细管力和压差作用下，进入渗流通道，难以排出，形成水锁伤害，导致油气相对渗透率降低，油气产量下降。同时对于一些水敏和碱敏地层，由于大规模的水流浸湿和传统胍胶增稠剂压裂体系的偏碱性造成了地层岩壁失稳，出砂量大，以及地层堵塞严重、返排严重不足的问题。因而一些新型的非水压裂体系逐渐被技术人员研究并应用在油气层开发中，如油基压裂体系、醇基压裂体系以及CO2超临界压力体系等。其中，醇基压裂液体系在流变性、残渣、滤失量、携砂能力、裂缝导流能力保持率等方面都有良好的性能，可应用于各种致密油气层的压裂开发工艺中，特别适用于敏感性、水锁伤害严重的储层。为了解决水基压裂体系的上述问题，研发人员进行不断的探索和研究。比如《石油与天然气化工》2015年44卷2期的论文上公开了一种以羟丙基胍胶分子(HPG)为稠化剂的醇基压裂液，该体系采用了20％的甲醇水溶液配制，能耐温120℃。但是，目前的醇基压裂液体系大多是围绕羟丙基胍胶等植物胶为稠化剂的基础开展的，由于植物胶的耐温性能差，交联后的破胶难度大，所以还是会对地层造成伤害。并且，现有的醇基压裂液体系普遍采用的是甲醇基体系，甲醇基体系因为甲醇闪点低、易燃，导致安全性较差，因而无法做醇/水比太大(比如>60％)的压裂体系，更不能用于100％的无水甲醇体系，这样势必会引起水敏地层的失稳和出砂问题，同样也存在上面提到的水锁问题。同时，甲醇的毒性也会对现场施工的技术人员的身体健康造成不利影响。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请期望提供一种醇基压裂液用多羟基增稠剂以及一种耐高温醇基压裂液体系，以期解决现有的醇基压裂液体系在高温条件下应用受限、安全性差、地层伤害大的技术问题。作为本申请的第一方面，本申请提供了一种多羟基增稠剂。作为优选，所述多羟基增稠剂是由丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵三种单体在水溶液中共聚而形成，其中，在制备时以单体总质量计，三种单体的配比为：丙烯酰胺40～85％，N-乙烯吡咯烷酮5～35％，N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵3～25％；其中，所述的N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵的结构式如下所示：作为优选，所述N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵是将N，N-二甲胺基丙基丙烯酰胺与2-氯乙醇在乙醇溶液中接触反应制得。作为优选，所述多羟基增稠剂的制备方法包括如下步骤：将丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵溶解在单体总质量2～4倍的水中，搅拌溶解；然后加入占单体总质量3～5％的尿素、0.01～0.05％的EDTA充分溶解后得到混合液；在15～30℃下，向混合液中通氮气30min后，加入占单体总质量0.001～0.01％的氧化引发剂、0.001～0.01％的还原引发剂和0.001～0.02％的助引发剂，聚合反应3～6h后，将得到的胶体经造粒、干燥、粉碎、筛分即得所述多羟基增稠剂。作为优选，所述氧化引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢和过氧化二苯甲酰中的至少一种；所述还原引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和吊白块中的至少一种；所述助引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二异庚腈中的至少一种。作为本申请的第二方面，本申请提供了一种耐高温醇基压裂液体系。作为优选，所述耐高温醇基压裂液体系的组分包括本申请第一方面所述的多羟基增稠剂。作为优选，所述耐高温醇基压裂液体系由包括以下组分的各原料经交联反应形成，其中，按质量百分比计：多羟基增稠剂0.5～1％，复合交联剂0.3～0.6％，调节剂0.05～0.2％，高闪点醇20～99％，水0～50％。作为优选，所述复合交联剂是由硼砂、氧氯化锆、丙三醇、三乙醇胺、乳酸、葡萄糖酸钠和水接触反应而得到；其中，所述复合交联剂的制备方法包括如下步骤：按质量百分比计，将10～25％的丙三醇和10～40％的水加入反应釜，加入5～20％的氧氯化锆搅拌溶解后，调节pH至7～8；升温至50～70℃，加入5～20％的硼砂，搅拌溶解；然后加入10～15％三乙醇胺、5～10％乳酸和5～10％葡萄糖酸钠，搅拌溶解；升温至70～90℃，继续搅拌反应2～4h后，即得所述复合交联剂。作为优选，所述调节剂为盐酸、乙酸或甲酸的水溶液。作为优选，所述高闪点醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙三醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、正戊醇、正己醇中的一种或几种的混合物。作为优选，所述耐高温醇基压裂液体系的醇/水比的范围为20～100％。作为本申请的第三方面，本申请提供了第二方面所述的耐高温醇基压裂液体系在油田开采中的应用。本申请的有益效果:1)本申请的多羟基增稠剂具有优良的耐温性和抗剪切性能，耐温性可达到160℃以上，并且相较于传统的植物胶具有溶解性能优良、地层伤害小的优点；2)本申请的醇基压裂液体系一方面通过引入多羟基稠化剂，使其具有较高耐温性能和抗剪切性能，耐温能力达160℃以上；另一方面通过使用高闪点醇使得压裂体系更为安全，并且可以将该压裂液体系的醇/水比提高至60％以上，甚至可达到100％醇/水比的无水体系，实现了真正意义上的无水压裂体系，具有返排率高、地层伤害小、安全环保等诸多优点。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本申请实施例1所制备的N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵的红外图谱。图2为本申请一个实施例的醇基压裂液体系的160℃高温剪切流变曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本申请的第一方面，提供了一种多羟基增稠剂，该多羟基增稠剂是由丙烯酰胺、N-乙烯吡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多羟基增稠剂，其特征在于，所述多羟基增稠剂是由丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵三种单体在水溶液中共聚而形成，其中，在制备时以单体总质量计，三种单体的配比为：丙烯酰胺40～85％，N-乙烯吡咯烷酮5～35％，N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵3～25％；其中，所述的N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵的结构式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种多羟基增稠剂，其特征在于，所述多羟基增稠剂是由丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵三种单体在水溶液中共聚而形成，其中，在制备时以单体总质量计，三种单体的配比为：丙烯酰胺40～85％，N-乙烯吡咯烷酮5～35％，N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵3～25％；其中，所述的N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵的结构式如下所示：





2.根据权利要求1所述的多羟基增稠剂，其特征在于，所述多羟基增稠剂的制备方法包括如下步骤：
将丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N-丙烯酰胺丙基-N、N、N-二甲基羟乙基氯化铵溶解在单体总质量2～4倍的水中，搅拌溶解；然后加入占单体总质量3～5％的尿素、0.01～0.05％的EDTA充分溶解后得到混合液；
在15～30℃下，向混合液中通氮气30min后，加入占单体总质量0.001～0.01％的氧化引发剂、0.001～0.01％的还原引发剂和0.001～0.02％的助引发剂，聚合反应3～6h后，将得到的胶体经造粒、干燥、粉碎、筛分即得所述多羟基增稠剂。


3.根据权利要求2所述的多羟基增稠剂，其特征在于，所述氧化引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢和过氧化二苯甲酰中的至少一种；所述还原引发剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和吊白块中的至少一种；所述助引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二异庚腈中的至少一种。


4.一种耐高温醇基压裂液体系，其特征在于，所述耐高温醇基压裂液体系的组分包括如权利要求1～3任一项所述的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文熙，
申请(专利权)人：北京九恒质信能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11