缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，包含以下重量百分比的组分：0.4％

【技术实现步骤摘要】
缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及深层超深层油气储层改造领域，尤其是一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国油气勘探深度从过去的中浅层逐渐扩展到深层、超深层甚至特深层(≥9000m)，不断突破有效资源保持深度下限。近十年，我国深层/超深层已成为探明储量的增长主体。由于埋深增加，深层/超深层普遍具有高温、高盐、低孔、低渗特点，而压裂技术是实现深层/超深层油气藏高效开发的重要手段，压裂液作为压裂的“血液”，是决定整个压裂施工效果的关键因素之一。
[0003]目前水基压裂液体系主要为天然高分子胍胶，但在深层/超深层高温环境中，胍胶分子链易发生降解，且胍胶破胶后残渣多，储层污染大。并且为保证胍胶压裂液在超高温条件下的携砂性能，胍胶压裂液中需要添加一定浓度的交联剂以形成致密的化学交联三维网状结构，然而，这种化学交联网状结构会导致压裂液黏度大，沿程管线摩阻高，能量损耗大，压裂液泵送困难，排量提高难，造缝效果差，储层破胶后残渣增多，加剧储层污染，导致胍胶压裂液难以适应深层/超深层压裂的需求。相较于胍胶压裂液，聚丙烯酰胺类冻胶压裂液具有更好的耐温性且聚合物冻胶破胶后残渣低，但聚合物冻胶压裂液同样面临黏度大，沿程管线摩阻高，压裂液泵送困难，造缝效果差，安全施工压力窗口窄等难题。
[0004]因此依靠单一化学交联作用形成的聚合物压裂液在携砂性能和摩阻之间必然存在不可调和的矛盾，并且存在压裂液储层污染大的问题，易导致造缝效果差甚至压裂施工失败。

技术实现思路

[0005]为解决上述矛盾，本专利技术提出一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液及其制备方法和应用，该缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液是通过静电、氢键作用形成的物理交联网络取代部分化学交联网络，构筑以聚合物与交联剂形成的化学交联网络为主，聚合物分子链间非共价键作用形成的物理交联网络为辅的主从网络耐温耐盐聚合物冻胶压裂液。
[0006]具体而言，包括以下的技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，所述压裂液包含以下重量百分比的组分：0.4％
‑
0.6％聚合物稠化剂、0.6％
‑
1.0％交联剂、0.05％
‑
0.4％破胶剂，0.2％
‑
1.0％助排剂，0.5％
‑
2％黏土稳定剂，余量为水；
[0008]所述聚合物稠化剂为包含由阳离子超分子单体共聚而成的聚合物。
[0009]优选的，所述聚合物稠化剂包括由阳离子、阴离子、非离子合成的四元共聚物。
[0010]优选的，所述由阳离子、阴离子、非离子合成的四元共聚物中，所述阳离子为超分子单体乙烯基咪唑，所述阴离子为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸，所述非离子为丙烯酰胺和丙烯酸。
[0011]优选的，所述四元共聚物以总重量为100％计，包含以下重量百分比的组分：丙烯酰胺为60％
‑
70％、丙烯酸为5％
‑
15％、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸为5％
‑
15％、乙烯基咪唑为5％
‑
15％。
[0012]优选的，所述交联剂为有机锆交联剂。
[0013]优选的，所述破胶剂为过硫酸铵。
[0014]优选的，所述助排剂为十四烷基羟磺基甜菜碱。
[0015]优选的，所述黏土稳定剂为氯化钾。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1：将丙烯酰胺、丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸和乙烯基咪唑加入水中，搅拌混合得到混合溶液；
[0018]S2：将所述混合溶液加热至30
‑
50℃，通氮除氧0.5h，并加入所述引发剂，搅拌混合均匀后，在30
‑
50℃温度范围内继续保温进行聚合反应，反应时间为5
‑
8h，得到固化的四元共聚物；
[0019]S3：将得到的所述四元共聚物剪碎干燥，最后粉碎制得所述聚合物稠化剂；
[0020]S4：用所述聚合物稠化剂制备所述缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液：首先将所述聚合物稠化剂溶于水中搅拌至完全溶解后依次加入所述破胶剂、助排剂、黏土稳定剂搅拌均匀配成基液，再向所述基液中加入所述交联剂混合均匀，即得所述缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液。
[0021]优选的，所述S2引发剂为过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物或者过硫酸钾，所述过硫酸钾与亚硫酸氢钠的混合物中，过硫酸钾与亚硫酸氢钠的质量比为1:1。
[0022]优选的，所述S2引发剂的用量为所述混合溶液中丙烯酰胺、丙烯酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸和乙烯基咪唑总质量的0.07％
‑
0.2％。
[0023]第三方面，本专利技术提供了一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液用于油气开采的用途。
[0024]本专利技术提供的技术方案的有益效果至少包括，本专利技术的缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液采用主从双重网络结构的压裂液稠化剂分子结构设计，因具备动态可逆物理交联网络，所以自身具备良好的增粘耐温能力，同时该冻胶压裂液能延缓化学成冻胶速率，在室温下交联半小时不起黏，在中浅层仅依靠聚合物自身物理网络增黏携砂，到达中深层开始成冻胶，依靠冻胶进一步在目标储层耐温携砂，具有延缓交联的效果，可有效降低常规冻胶压裂液在地面快速成胶后的黏度过高带来的高摩擦阻力。本专利技术的缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液在从地面被注入到井筒以及目标储层后，始终能保持良好的携砂能力，可将支撑剂运送至指定位置，形成有高导流能力的裂缝，提高压裂施工效果，破胶后残渣少，对地层污染小，适用于深层/超深层的压裂需求。本专利技术的缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液耐温耐剪切性能良好，在160℃连续剪切1h后黏度保持在50mPa
·
s以上，满足行业标准要求。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例1合成的缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液的剪切速率和剪切粘度随时间的变化图；
[0027]图2是本专利技术对比例1合成的聚丙烯酰胺冻胶压裂液的剪切速率和剪切粘度随时间的变化图；
[0028]图3是本专利技术实施例2合成的缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液和对比例2合成的聚丙烯酰胺冻胶压裂液在160℃时的端面沉降距离随时间的变化图；
[0029]图4是本专利技术实施例3合成的缓交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，其特征在于，所述压裂液包含以下重量百分比的组分：0.4％
‑
0.6％聚合物稠化剂、0.6％
‑
1.0％交联剂、0.05％
‑
0.4％破胶剂，0.2％
‑
1.0％助排剂，0.5％
‑
2％黏土稳定剂，余量为水；所述聚合物稠化剂为包含由阳离子超分子单体共聚而成的聚合物。2.如权利要求1所述的一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，其特征在于，所述聚合物稠化剂包括由阳离子、阴离子、非离子合成的四元共聚物。3.如权利要求2所述的一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，其特征在于，所述由阳离子、阴离子、非离子合成的四元共聚物中，所述阳离子为超分子单体乙烯基咪唑，所述阴离子为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸，所述非离子为丙烯酰胺和丙烯酸。4.如权利要求3所述的一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，其特征在于，所述四元共聚物以总重量为100％计，包含以下重量百分比的组分：丙烯酰胺为60％
‑
70％、丙烯酸为5％
‑
15％、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸为5％
‑
15％、乙烯基咪唑为5％
‑
15％。5.如权利要求1所述的一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，其特征在于，所述交联剂为有机锆交联剂。6.如权利要求1所述的一种缓交联耐温耐盐聚合物冻胶压裂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵，所述助排剂为十四烷基羟磺基...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴一宁，戴彩丽，赵明伟，李琳，袁彬，晏翔，黄永平，曹梦娇，何龙，李亮，张建军，伍亚军，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：