一种自降解压裂液稠化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自降解压裂液稠化剂及其制备方法，涉及石油开采过程中使用的压裂液技术领域，所述稠化剂由如下质量百分比的原料制备得到：衣康酸10

【技术实现步骤摘要】
一种自降解压裂液稠化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油开采过程中使用的压裂液
，特别涉及一种自降解压裂液稠化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]油气能源当今仍是世界的最主要能源之一，对于非常规油气藏的开发也越来越深入和规模化。特别是对于致密油藏以及页岩气的开发更是如火如荼。水力压裂技术则是对非常规油气增产的成熟而常用的技术手段，目前主要采用的压裂液为胍胶及其衍生物植物胶压裂液、黏弹性表面活性剂压裂液和合成聚合物压裂液，以植物胶压裂液为主，约占整个压裂市场90％的市场。胍胶及其衍生物增稠能力强，可交联性与抗盐抗剪切性好，但我国使用的胍胶及生产胍胶衍生物的原料全部依赖进口，价格不稳定，同时胍胶存在残渣多、易造成地层伤害等问题。此外，该类压裂液常呈碱性，对于黏土含量高的地层易造成因黏土微粒分散运移产生的地层伤害。黏弹性表面活性剂压裂液解决了植物胶压裂液对地层伤害大的问题，但尚不能满足高温高盐地层压裂施工的要求，而且成本较为高昂；合成聚合物具备结构较易调控，具有较强的耐温耐盐耐剪切性能，成本相对而言比较低廉，溶解充分对地层伤害小等优点，最近十年已经成为国内外研究热点。
[0003]压裂液研究与应用中涉及的合成聚合物包括聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、疏水缔合聚合物及丙烯酰胺共聚物，分为干粉和乳液两种产品类型。聚丙烯酰胺常作为减阻剂用于压裂液滑溜水中，但是作为压裂液携砂液而言，需要很高体系粘度才能起到悬浮携带支撑剂的作用。常规使用的胍胶或聚合物增稠剂需配置好基液后再加上金属交联剂进行交联增稠才能达到携砂要求。但是预先配制基液会造成现场大量设备的投入以及时间上的投入，同时各种重金属离子交联剂的加入，导致了胶液进入地层后很难破胶，使得破胶不充分，堵塞伤害油气藏，直接造成了后续油气产量的降低。
[0004]压裂液的低返排率一直是国内压裂作业的一大难题，国内致密油气藏的返排率一直在20
‑
40％之间，这样一来有60％以上的压裂液存在地层中没有返排出，破胶不完全的胶液滞留在地层中会形成很多有机垢堵塞地层，导致油气无法正常通过渗流通道采出。国内西南页岩气后期产量的快速递减就是由此问题导致的。因此解决滑溜水减阻剂的地层伤害问题，才是页岩油(气)开采和持续增产所要关注问题的重中之重。
[0005]为了解决上述问题，研发人员进行了专注的研究。比如在《钻井液与完井液》2014年3月31卷2期的论文上公开了一种多元可逆交联的结构型聚合物APCF低伤害压裂液体系，该压裂液体系具有施工摩阻低、破胶后无残渣、易返排、对储层伤害低等特点。专利CN104877072B公开了一种含氟修饰的水包水高返排、低伤害滑溜水压裂液体系减阻剂，含氟基团的引入又降低了减阻剂分子间以及与储层岩石之间的亲和力，提高了水力压裂过程后的助排和储层保护性能，解决了现有减阻剂阻塞油气通道，降低油气日产量的问题。
[0006]但是，目前破胶剂因是在作业后期段塞式加入，因此造成压裂液前端还是存在破胶不完全的问题，且前端压裂液刚好是在裂缝深部而且是跟油气直接接触的部分，会因破
胶不完全造成对地层伤害较大，直接降低了油气的产量。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种自降解压裂液稠化剂及其制备方法，提供了一种溶解迅速、增稠快、减阻性能良好、可以自身降解的压裂稠化剂，同时采用了简单的水分散乳液聚合方法，适宜大规模生产、成本低、产品质量稳定。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种自降解压裂液稠化剂，所述稠化剂由如下质量百分比的原料制备得到：
[0010]衣康酸10
‑
20％、丙烯酸5
‑
15％、表面活性单体2
‑
8％、链增长剂0.1
‑
1％、分散剂10
‑
30％、稳定剂15
‑
50％、助剂0.1
‑
5％、光引发剂0.0001
‑
0.1％和余量的水，原料总的质量百分比为100％。
[0011]优选的，所述稠化剂由如下质量百分比的原料制备得到：
[0012]衣康酸10
‑
15％、丙烯酸5
‑
10％、表面活性单体2
‑
4％、链增长剂0.1
‑
0.5％、分散剂10
‑
15％、稳定剂20
‑
30％、助剂0.1
‑
0.5％、光引发剂0.05
‑
0.1％和余量的水，原料总的质量百分比为100％。
[0013]优选的，所述表面活性单体的结构式如下：
[0014][0015]其中，n为0
‑
20，R为C12
‑
C22的烷基。
[0016]优选的，所述表面活性单体由以下方法制备得到：
[0017](1)将氯乙基磺酸钠和烷基胺在溶剂中75
‑
85℃下反应5
‑
10h得到N
‑
烷基乙磺酸钠；
[0018](2)将所述N
‑
烷基乙磺酸钠与环氧乙烷10
‑
40℃反应10
‑
16h得到N
‑
烷基
‑
N
‑
羟乙基
‑
乙磺酸钠；
[0019](3)将所述N
‑
烷基
‑
N
‑
羟乙基
‑
乙磺酸钠和丙烯酰氯在溶剂中40
‑
80℃反应8
‑
12h得到所述表面活性单体。
[0020]具体可以采用如下方案：
[0021](1)在装有搅拌器、温度计、冷凝器和气体进出口的容器中，将氯乙基磺酸钠和C12
‑
C22烷基胺按照摩尔比1：1的加量在丁酮溶液中75
‑
85℃下接触反应5
‑
10h制得N
‑
烷基乙磺酸钠；
[0022](2)然后在压力容器中将N
‑
烷基乙磺酸钠与环氧乙烷10
‑
40℃反应10
‑
16h得到N
‑
烷基
‑
N
‑
羟乙基
‑
乙磺酸钠；
[0023](3)在装有搅拌器、温度计、冷凝器和气体进出口的容器中，将摩尔比为1:1的N
‑
烷基
‑
N
‑
羟乙基
‑
乙磺酸钠和丙烯酰氯在40
‑
80℃的丁酮溶液里接触反应8
‑
12h制得表面活性单体。
[0024]优选的，所述链增长剂为聚乙二醇二丙烯酸酯(如：聚乙二醇(200)二丙烯酸酯，聚
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自降解压裂液稠化剂，其特征在于所述稠化剂由如下质量百分比的原料制备得到：衣康酸10
‑
20％、丙烯酸5
‑
15％、表面活性单体2
‑
8％、链增长剂0.1
‑
1％、分散剂10
‑
30％、稳定剂15
‑
50％、助剂0.1
‑
5％、光引发剂0.0001
‑
0.1％和余量的水，原料总的质量百分比为100％。2.根据权利要求1所述的自降解压裂液稠化剂，其特征在于所述稠化剂由如下质量百分比的原料制备得到：衣康酸10
‑
15％、丙烯酸5
‑
10％、表面活性单体2
‑
4％、链增长剂0.1
‑
0.5％、分散剂10
‑
15％、稳定剂20
‑
30％、助剂0.1
‑
0.5％、光引发剂0.05
‑
0.1％和余量的水，原料总的质量百分比为100％。3.根据权利要求1所述的自降解压裂液稠化剂，其特征在于：所述表面活性单体的结构式如下：其中，n为0
‑
20，R为C12
‑
C22的烷基。4.根据权利要求3所述的自降解压裂液稠化剂，其特征在于所述表面活性单体由以下方法制备得到：(1)将氯乙基磺酸钠和烷基胺在溶剂中75
‑
85℃下反应5
‑
10h得到N
‑
烷基乙磺酸钠；(2)将所述N
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烷基乙磺酸钠与环氧乙烷10
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40℃反应10
‑
16h得到N
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烷基
‑
N
‑
羟乙基
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乙磺酸钠；(3)将所述N
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烷基
‑
N
‑
羟乙基
‑
乙磺酸钠和丙烯酰氯在溶剂中40
‑
80℃反应8
‑
12h得到所述表面活性单体。5.根据权利要求1所述的自降解压裂液稠化剂，其特征在于所述链增长剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江勇，黄文迎，张明山，胡毅，
申请(专利权)人：苏州石为开环保材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：