一种低分子量高弹性的嵌段共聚物、压裂液及制备方法技术

本申请涉及油气田开采技术领域，尤其涉及一种低分子量高弹性的嵌段共聚物、压裂液及制备方法；所述嵌段共聚物为低分子量的嵌段共聚物，其包括第一疏水功能单体所形成的第一共聚物或第一疏水功能单体和第二疏水功能单体所形成的第二共聚物；第一疏水功能单体的结构式如式1所示，式1；式1中，R1包括具有苯、萘、蒽、苯衍生物结构、萘衍生物结构、蒽衍生物结构的官能团中的至少一种；a为1～5；第二疏水功能单体的结构式如式2所示，式2；式2中，R2包括含COO

【技术实现步骤摘要】
一种低分子量高弹性的嵌段共聚物、压裂液及制备方法


[0001]本申请涉及油气田开采
，尤其涉及一种低分子量高弹性的嵌段共聚物、压裂液及制备方法。

技术介绍

[0002]目前非常规油气资源在油气资源中占比越来越高，其中，由于致密油气、页岩油气的资源潜力相当可观，具有巨大的开发前景。但是与常规油气相比，由于非常规油气储层的物性差，开采难度大，因此大规模水力压裂已成为提高其产量和采收率的关键技术。与常规储层压裂不同，非常规储层压裂需要形成大规模缝网进而连接错综复杂的天然裂缝，才能提高油气泄流面积，因此这对压裂液性能提出了更高的要求，如良好的减阻性、携砂性、低储层伤害性等。
[0003]虽然目前滑溜水压裂液在减阻方面能够实现预期目标，但是由于其低黏的特性，携砂能力往往不足，在输送支撑剂时难以实现较高砂比携砂。而为了达到较好的增黏效果，并提高压裂液的携砂性能，一般需要加入嵌段共聚物，而常用的嵌段共聚物分子量通常较高，往往会达到1200万～2000万道尔顿，同时在使用时也会通过增加用量来提高压裂液黏度。但是上述的嵌段共聚物带来了如下几个问题：一是分子量过高的聚合物进入地层会加大对储层伤害；二是分子量过高的聚合物溶解后在压裂液中分子链间相互缠结，使得加入支撑剂后难以分散，导致混砂困难；三是分子量过高的聚合物的黏度过高，黏度较高时分子链缠结现象更加严重，使得泵送困难，只能采用在线混配的工艺，而不能采用传统的先配制后泵送的配液顺序，限制了作业方式；四是作为携砂液时，高用量增加了成本，同时进一步加剧了对储层的损害。因此目前普遍的合成聚合物的做法仍然集中在如何增加单位用量的黏度，这显然难以解决以上几个问题。通过增加压裂液的弹性被认为是一种可行的手段，如目前开展了大量的关于水溶性疏水缔合聚合物的研究，但由于在分子量控制、单体结构设计存在不足，以上问题仍然显著，因此需要进一步地提高疏水缔合聚合物的弹性，并降低该疏水缔合聚合物的黏度以及降低形成该疏水缔合聚合物所需的聚合物分子量。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种低分子量高弹性的嵌段共聚物、压裂液及制备方法，以解决现有技术中关于水溶性疏水缔合聚合物存在的分子量控制和单体结构设计的不足所导致的低黏滑溜水难以高效携砂的技术问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种低分子量高弹性的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物为低分子量的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包括第一疏水功能单体所形成的第一共聚物或所述第一疏水功能单体和第二疏水功能单体所形成的第二共聚物；所述第一疏水功能单体为可聚合的两性离子表面活性剂，所述第一疏水功能单体包括芳香烃刚性环结构；所述第二疏水功能单体为可聚合的甜菜碱型表面活性剂，所述第二疏水功能单体
包括长碳链疏水结构；所述第一疏水功能单体的结构式如式1所示，式1；式1中，R1包括具有苯、萘、蒽、苯衍生物结构、萘衍生物结构、蒽衍生物结构的官能团中的至少一种；a为1～5；所述第二疏水功能单体的结构式如式2所示，式2；式2中，R2包括含
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COO
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、
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SO3‑
、
‑
SO4‑
中至少一种的阴离子官能团；R3包括C8～C
22
的直链或支链烷基。
[0006]可选的，所述嵌段共聚物的原料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、所述第一疏水功能单体和所述第二疏水功能单体；所述嵌段共聚物的结构式如式3所示，
式3；式3中，R1包括具有苯、萘、蒽、苯衍生物结构、萘衍生物结构、蒽衍生物结构的官能团中的至少一种；R2包括含
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COO
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、
‑
SO3‑
、
‑
SO4‑
中至少一种的阴离子官能团；R3包括C8～C
22
的直链或支链烷基；a为1～5；m为4500～36000；n为350～8400；o为0～4200；p为0～4200；x为0～600；y满足0＜y≤70。
[0007]可选的，所述嵌段共聚物的原料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的至少两种及以上；所述嵌段共聚物的原料还包括所述第一疏水功能单体或所述第二疏水功能单体。
[0008]可选的，所述嵌段共聚物的原料还包括：分子量调节剂，所述分子量调节剂包括甲酸钠、乙酸钠、异丙醇、次亚磷酸钠和尿素中的至少一种。
[0009]可选的，所述分子量调节剂的添加量占所述嵌段共聚物的总质量的0.005%～0.3%。
[0010]可选的，所述嵌段共聚物的分子量为0.5
×
106～3
×
106。
[0011]第二方面，本申请提供了一种低分子量高弹性的压裂液，以质量分数计，所述压裂液包括第一方面所述的嵌段共聚物中第一疏水功能单体和第二疏水功能单体所形成的第二共聚物：0.15～0.3%、黏土稳定剂：0.1%～0.2%，过硫酸钾：0.005%～0.01%，其余为溶剂；其中，所述黏土稳定剂包括一类有机阳离子聚合物；其中，所述第二共聚物的结构式如式4所示，
式4；式4中，R1包括具有苯、萘、蒽、苯衍生物结构、萘衍生物结构、蒽衍生物结构的官能团中的至少一种；R2包括含
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COO
‑
、
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SO3‑
、
‑
SO4‑
中至少一种的阴离子官能团；R3包括C8～C
22
的直链或支链烷基；a为1～5；m为4500～36000；n为350～8400；o为0～4200；p为0～4200；x满足0＜x≤600；y满足0＜y≤70。
[0012]第三方面，本申请提供了一种制备第二方面所述的压裂液的方法，所述方法包括：混合第一方面所述的嵌段共聚物中的丙烯酰胺、丙烯酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、第一疏水功能单体和第二疏水功能单体，并配制成水溶液，得到单体溶液；向所述单体溶液中加入分子量调节剂，进行聚合反应，得到胶块；剪碎所述胶块，并进行烘干和研磨，得到低分子量聚合物；溶解所述低分子量聚合物于溶剂中，并加入黏土稳定剂和过硫酸钾进行搅拌，得到压裂液；其中，所述溶剂包括清水或矿化度小于5000mg/L的盐水。
[0013]第四方面，本申请提供了一种低分子量高弹性的压裂液，以质量分数计，所述压裂液包括第一方面所述的嵌段共聚物中第一疏水功能单体所形成的第一共聚物：0.05%～0.15%、第一方面所述的第二疏水功能单体：0.01%～0.1%、黏土稳定剂：0.1%～0.2%，过硫酸钾：0.005%～0.01%，其余为溶剂；其中，所述黏土稳定剂包括一类有机阳离子聚合物；所述第一共聚物的结构式如式5所示，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低分子量高弹性的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物为低分子量的嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包括第一疏水功能单体所形成的第一共聚物或所述第一疏水功能单体和第二疏水功能单体所形成的第二共聚物；所述第一疏水功能单体为可聚合的两性离子表面活性剂，所述第一疏水功能单体包括芳香烃刚性环结构；所述第二疏水功能单体为可聚合的甜菜碱型表面活性剂，所述第二疏水功能单体包括长碳链疏水结构；所述第一疏水功能单体的结构式如式1所示，式1；式1中，R1包括具有苯、萘、蒽、苯衍生物结构、萘衍生物结构、蒽衍生物结构的官能团中的至少一种；a为1～5；所述第二疏水功能单体的结构式如式2所示，式2；式2中，R2包括含
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COO
‑
、
‑
SO3‑
、
‑
SO4‑
中至少一种的阴离子官能团；R3包括C8～C
22
的直链或支链烷基。2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物的原料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、所述第一疏水功能单体和所述第二疏水功能单体；所述嵌段共聚物的结构式如式3所示，
式3；式3中，R1包括具有苯、萘、蒽、苯衍生物结构、萘衍生物结构、蒽衍生物结构的官能团中的至少一种；R2包括含
‑
COO
‑
、
‑
SO3‑
、
‑
SO4‑
中至少一种的阴离子官能团；R3包括C8～C
22
的直链或支链烷基；a为1～5；m为4500～36000；n为350～8400；o为0～4200；p为0～4200；x为0～600；y满足0＜y≤70。3.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物的原料包括丙烯酰胺、丙烯酸钠、2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的至少两种及以上；所述嵌段共聚物的原料还包括所述第一疏水功能单体或所述第二疏水功能单体。4.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物的原料还包括：分子量调节剂，所述分子量调节剂包括甲酸钠、乙酸钠、异丙醇、次亚磷酸钠和尿素中的至少一种。5.根据权利要求4所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述分子量调节剂的添加量占所述嵌段共聚物的总质量的0.005%～0.3%。6.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物的分子量为0.5
×
106～3
×
106。7.一种低分子量高弹性的压裂液，其特征在于，以质量分数计，所述压裂液包括如权利要求1
‑
6任一项所述的嵌段共聚物中第一疏水功能单体和第二疏水功能单体所形成的第二共聚物：0.15～0.3%、黏土稳定剂：0.1%～0.2%，过硫酸钾：0.005%～0.01%，其余为溶剂；其中，所述黏土稳定剂包括一类有机阳离子聚合物；其中，所述第二共...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨荻，杨波，张浩，杨洋，钟颖，杨斌，韩毅，吴雪梅，
申请(专利权)人：成都与盛能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：