[發(fā)明專利]一種締合型兩性離子聚合物稠化劑和增稠輔劑組成的清潔壓裂液

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210534422.8
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103865512A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏佐貴;陳學(xué);夏蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 成都順達利聚合物有限公司;四川銀宇化工科技有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C08F220/06;C08F220/56;C08F226/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣藏或油田增產(chǎn)、增稠措施用支撐劑壓裂液技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種締合型兩性離子聚合物稠化劑和增稠輔劑組成的清潔壓裂液。

背景技術(shù)

國內(nèi)外最常用的壓裂液主要是以天然植物膠、纖維素和合成聚合物為稠化劑的水基壓裂液，目前已在各油田取得了廣泛應(yīng)用，并得到了良好的增產(chǎn)效果。?

目前使用的壓裂液增稠劑品種很多，可分為天然聚多糖及其衍生物與合成聚合物兩大類，其中胍膠及其衍生物的應(yīng)用最廣。但其應(yīng)用缺陷是使用胍膠及其衍生物作為增稠劑的壓裂液，破膠后殘渣會留在裂縫內(nèi)，殘留在裂縫中的聚合物將嚴重降低支撐劑充填層的滲透率，從而傷害地層，導(dǎo)致壓裂效果變差，攜砂能力減弱，限制了其作用的充分發(fā)揮。目前以合成聚合物作為增稠劑的這類產(chǎn)品的合成原理和工藝較簡單，其缺點表現(xiàn)也很明顯，抗高溫能力有限(低于85℃)，并且在使用時需要加入交聯(lián)劑提高壓裂液的粘度，增強其攜砂能力。故使用成本增高。且不易于配制、儲存和泵送，不利于在現(xiàn)場推廣應(yīng)用。這些壓裂液雖然能夠通過與地層烴類或水混合破膠，但該過程所需時間較長。

目前在油田壓裂后大都使用快速返排工藝，在壓裂施工結(jié)束后，立即放噴，盡量減少壓裂液在地層的停留時間。為了滿足油田需要，故產(chǎn)生了對清潔壓裂液增稠劑的需求。清潔壓裂液增稠劑使用強氧化劑強制破膠。破膠后無殘渣不傷害地層，對巖芯的傷害較低。

總之，近年來，壓裂液增稠劑研究和應(yīng)用正在朝著多樣化、抗高溫、低成本的方向發(fā)展，并且不同類型的壓裂液增稠劑都在不斷地豐富和發(fā)展，但是大部分研究限于室內(nèi)試驗階段，受合成工藝、成本等條件的限制，新產(chǎn)品很難進入現(xiàn)場。因而使得清潔壓裂液增稠劑的生產(chǎn)應(yīng)用并沒有達到應(yīng)有的效果。

發(fā)明內(nèi)容

名詞解釋：

壓裂：壓裂就是利用壓力將地層壓開，形成裂縫，并用支撐劑將它支撐起來，以減小流體流動阻力的增產(chǎn)、增注措施。其中由稠化劑和支撐劑組成壓裂液。

壓裂液可分為以下兩類?：A?水基壓裂液，如稠化水、水凍膠、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等?；B?油基壓裂液，如稠化油、油包水乳化液、油基泡沫等。

如無特別說明，本發(fā)明中所述的百分比均為質(zhì)量百分比。

本發(fā)明的主要目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的壓裂液增稠劑抗溫能力有限、使用成本高、且不易于配制、儲存和泵送、破膠時間較長等問題，提供一種新的清潔壓裂液增稠劑，其耐高溫性能顯著增強，使用方便且成本低，易于配制、儲存和泵送，且破膠迅速。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

1、締合型兩性離子聚合物稠化劑

這種締合型兩性離子聚合物是由陰離子丙烯酸鹽、丙烯酰胺及季銨鹽陽離子長鏈單體通過引發(fā)劑在水溶中聚合而成的水溶性聚合物。陽離子長鏈單體中一種是由5-22個碳原子的叔胺與鹵代烯烴反應(yīng)而得的產(chǎn)物，其反應(yīng)式如下：

另一種是鹵代烴與甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反應(yīng)生成的產(chǎn)物，反應(yīng)式如下：

上述反應(yīng)所得陽離子單體對應(yīng)的締合型兩性離子聚合物的分子結(jié)構(gòu)式分別如下：

?????????????????????????????式I

????????????????????式II

式I和式II中的n為丙烯酰胺，質(zhì)量分數(shù)為55-85%；m：為丙烯酸鹽，質(zhì)量分數(shù)為10%-25%；y為長鏈的季胺鹽陽離子能溶于水的單體，質(zhì)量分數(shù)為5%-20%；M為Na+、K+、Li+、NH4+等離子；?R為烷基，其碳原子數(shù)為5-22個；X為鹵素元素。

具有上述分子結(jié)構(gòu)的共聚物具有兩性離子的特性，同時有長鏈的大單體加入。在水溶液中能通過離子鍵和氫鍵發(fā)生較強烈的締合反應(yīng)使水溶液增稠，同時具有很高抗溫、抗鹽、抗剪切能力。陽離子單體的碳原子數(shù)的多少決定產(chǎn)品締合能力的強弱，碳原子數(shù)多締合度高，但產(chǎn)品在水溶液中不好溶解，反而粘度不高；碳原子數(shù)少產(chǎn)品水溶性好，但締合能力小，抗溫、抗鹽、抗剪切能力差，用于油氣藏壓裂的稠化劑不適用，故選擇碳原子數(shù)為5-22個，最佳是8-18個。