一种清洁压裂液增稠剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种清洁压裂液增稠剂，为无规共聚形成的多元聚合物，具有如式Ｉ所示的分子结构，其中，式Ｉ中，ｍ＝１７－３５，ｎ＝５－１０，ｏ＝５０－８０，ｐ＝１－５；聚合物的分子量为６００万－１２００万。该清洁压裂液增稠剂耐高温性能显著增强，无需加入交联剂，使用方便且成本低，易于配制、储存和泵送，且破胶迅速。本发明专利技术还公开了一种上述清洁压裂液增稠剂的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气藏或油田增产、增注措施用支撑剂压裂液
，特别涉及。
技术介绍
压裂作为油气藏的主要增产、增注措施已得到迅速发展和广泛应用。压裂就是利 用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增 注措施。其中的支撑剂又称为压裂液。压裂液可分为以下两类A水基压裂液，如稠化水、 水冻胶、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等；B油基压裂液，如稠化油、油包水乳化 液、油基泡沫等。压裂液是压裂技术的重要组成部分，增稠剂是水基压裂液中的主要添加 齐U，关系到压裂液的使用性能及压裂成败。国内外最常用的压裂液主要是以天然植物胶、纤 维素和合成聚合物为稠化剂的水基压裂液，目前已在各油田取得了广泛应用，并得到了良 好的增产效果。目前使用的压裂液增稠剂品种很多，可分为天然聚多糖及其衍生物与合成聚合物 两大类，其中胍胶及其衍生物的应用最广。但其应用缺陷是使用胍胶及其衍生物作为增稠 剂的压裂液破胶不完全，并且破胶后残渣会留在裂缝内，残留在裂缝中的聚合物将严重降 低支撑剂充填层的渗透率，从而伤害地层，导致压裂效果变差，携砂能力减弱，限制了其作 用的充分发展。目前以合成聚合物作为增稠剂的这类产品的合成原理和工艺较简单，其缺 点表现也很明显，抗温能力有限(低于85°C)，并且在使用时需要加入交联剂提高压裂液的 粘度，增强其携砂能力。故使用成本增高。且不易于配制、储存和泵送，不利于在现场推广 应用。这些压裂液虽然能够通过与地层烃类或水混合破胶，但该过程所需时间较长。而目前在油田压裂后大都使用快速返排工艺，在压裂施工结束后，立即放喷，尽量 减少压裂液在地层的驻留时间。为了满足油田需要，故产生了对清洁压裂液增稠剂的需求。 清洁压裂液增稠剂使用强氧化剂强制破胶。破胶后无残渣不伤害地层，对岩芯的伤害较低。总之，近年来，压裂液增稠剂研究和应用正在朝着多样化、抗高温、低成本的方向 发展，并且不同类型的压裂液增稠剂都在不断地丰富和发展，但是大部分研究限于室内试 验阶段，受合成工艺、成本等条件的限制，新产品很难进入现场。因而使得清洁压裂液增稠 剂的生产应用并没有达到应有的效果。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是针对上述现有技术中存在的压裂液增稠剂抗温能力有限、需 要加入交联剂、使用成本高、且不易于配制、储存和泵送、破胶时间较长等问题，提供一种新 的清洁压裂液增稠剂，其耐高温性能显著增强，无需加入交联剂，使用方便且成本低，易于 配制、储存和泵送，且破胶迅速。本专利技术的另一个目的是提供一种上述清洁压裂液增稠剂的制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下一种清洁压裂液增稠剂，为无规共聚形成的多元聚合物，具有如下述式I所示的 分子结构 式I 中，m 为式 I 中，m = 17-35，η = 5-10, ο = 50-80，ρ = 1-5 ；聚合物的分子量 为600万-1200万。可优选的，上述式I中，式I中，m = 20-30, η = 6-8, ο = 60-75, ρ = 2-5 ；聚合物 的分子量为800-1000万。上述清洁压裂液增稠剂的制备方法，包括如下步骤第一步缔合单体的合成以甲苯为溶剂，顺丁烯二酸酐和正十六醇为反应物，对甲基苯磺酸钠为催化剂，在 60°C 80°C条件下，进行缔合反应6h 8h ；缔合反应结束后，加入氢氧化钠进行中和反应Ih 2h ；中和反应结束后，冷却至室温，过滤，得到的固体即为缔合单体顺丁烯二酸单十六 烷基酯钠盐。其中，以顺丁烯二酸酐、正十六醇、催化剂对甲基苯磺酸钠、氢氧化钠、以及溶剂甲 苯的质量之和为反应体系总质量100%计顺丁烯二酸酐的用量为反应体系总质量的10% 15%，正十六醇的用量为反应体系总质量的20% 25%，对甲基苯磺酸钠的用量为反应体系总质量的1% 3%，氢氧化钠的用量为反应体系总质量的3% 6%，其余为溶剂甲苯。第二步清洁压裂液增稠剂的合成(1)、配制质量百分比浓度为10% 12%的碳酸氢钠或碳酸钠溶液，加入丙烯酸 进行中和反应，其中丙烯酸的加入量以丙烯酸中和度为80% 90%计算(丙烯酸中和度的 计算被中和的丙烯酸摩尔数加入的丙烯酸总摩尔数=80% 90%)，得到含丙烯酸钠的 丙烯酸中和产物。(2)、向上述(1)得到的丙烯酸中和产物中加入第一步得到的缔合单体顺丁烯二 酸单十六烷基酯钠盐，以及阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、阴离子单体 烯丙基磺酸钠、和丙烯酰胺(各物质的加入顺序可任意调整)，并加水混合，形成混合反应 体系；向上述混合反应体系中加入水，混合均勻；再加入引发剂，控制温度为80°C 95°C，保温反应4h 6h ；反应结束后，得到胶体状产物。其中，上述混合反应体系中，以原料碳酸氢钠或碳酸钠、丙烯酸、缔合单体、阳离子单体、丙烯酰胺、阴离子单体的质量之和为总质量100%计碳酸氢钠或碳酸钠的质量占总质量的10% 16%，丙烯酸占总质量的7% 9%，缔合单体占总质量的5% 10%，阳离子单体占总质量的1% 2%，阴离子单体占总质量的6% 9%，其余为丙烯酰胺。向混合反应体系中加入水的量按下式计算(该混合体系中所含的固体物质的质量总和)(水，包含步骤(1)中配制碳酸氢钠或碳酸钠溶液时加入的水)=(30 40) (70 60)，即约为0.429-0. 667。引发剂可选择氧化还原体系引发剂(如过硫酸钾亚硫酸氢钠质量比=1 1 的氧化还原体系氧化剂)或偶氮类引发剂(如偶氮二异丁腈)；其加入量可为上述总质量 (碳酸氢钠或碳酸钠、丙烯酸、缔合单体、阳离子单体、丙烯酰胺、阴离子单体的质量之和) 的 4. 5%。第三步、后处理将第二步反应结束得到的胶体状产物造粒、干燥、粉碎、包装，即得所述的清洁压 裂液增稠剂。上述制备方法中用到的各反应物结构式分别如下其中烯丙基磺酸钠CH2 = CHCH2SO3^Na+丙烯酸钠CH2 = CHCOCTNa+顺丁烯二酸单十六烷基酯钠盐 丙烯酰胺CH2 = CHCONH2 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 专利技术人经过多年的研究和大量的经验，筛选出具有上述结构式的新型缔合型清洁 压裂液增稠剂，在使用时不再需要加入交联剂，直接加入适量的水，即可配制成粘度适宜的 清洁压裂液；可适合于配制从低密度泡沫压裂液到高密度盐水压裂液体系，适应的温度范 围从常温到180°C高温；并且破胶条件简单及迅速。进一步的，本专利技术向分子链中同时引入阴离子单体和阳离子单体，并采用新型缔 合单体进行共聚，得到清洁压裂液增稠剂(也可称为缔合型清洁压裂液增稠剂)。由于使用 缔合单体的作用，通过非共价键让水溶性聚合物分子链间发生多种形式的缔合作用，形成类似化学交联的网状结构，所以不需要化学交联剂即可具有清洁压裂液的全部性能。剪切稀释性强，不仅悬浮携砂能力极好，而且易于配制、储存和泵送。另一方面，由于高分子分子 链上同时含有阴离子和阳离子，并通过疏水缔合为主的非共价键作用，该可逆缔合作用使 聚合物稀溶液成为强度很好的凝胶，从而使清洁压裂液增稠剂的抗温、抗盐能力增加，粘弹 性好，既可充填泡沫形成低密度泡沫压裂液，也可加无机盐配制成高密度清洁盐水压裂液。目前行业内对压裂液技性能的评价，对于依靠主要粘性携砂的胍胶压裂液体系， 其粘温性能评价已经较为直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洁压裂液增稠剂，为无规共聚形成的多元聚合物，具有如下述式Ⅰ所示的分子结构：　　＊＊＊　式Ⅰ　　式Ⅰ中，ｍ＝１７－３５，ｎ＝５－１０，ｏ＝５０－８０，ｐ＝１－５；聚合物的分子量为６００万－１２００万。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑焰，罗于建，白小丹，
申请(专利权)人：广汉沃瑞信化工有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]