[發(fā)明專利]兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310052060.3
• 申請日: 2013-02-17
• 公開（公告）號: CN103131404B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王中華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C08F220/56;C08F220/58;C08F220/54;C08F220/34;C08F226/10;C08F226/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 韓天寶

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑及其制備方法，屬于油氣藏增產(chǎn)、增注措施用支撐劑壓裂液技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景：

油田開發(fā)中后期，地下層的水力壓裂是一種在回收石油產(chǎn)品物質(zhì)時提高地下層滲透性的已知方法，是最有效的增產(chǎn)措施之一。由于巖層的孔隙度和滲透率較低，如不進行壓裂就無法投入生產(chǎn)，這種方法將粘性液體壓裂液倒入井眼，施加壓力，引起壓裂，流體中的支撐劑保持裂縫開口。稠化劑是壓裂施工中必不可少的物質(zhì)之一，在壓裂用凍膠形成前，將稠化劑在水循環(huán)過程中配制成溶液，壓裂過程中，通過交聯(lián)劑的作用形成凍膠，從而產(chǎn)生攜砂能力，壓裂后期通過破膠劑的作用將凍膠液化返排到地面。稠化劑的主要作用是提供壓裂過程中的粘度，而在完成壓裂操作之后，凍膠要易于破壞以便順利返排并不對地層產(chǎn)生污染。

目前使用的稠化劑原料有植物膠及其衍生物、纖維素衍生物、生物聚多糖、合成聚合物，常用的是瓜膠、羥丙基瓜膠、香豆膠等。一般合成聚合物有聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺等，上述稠化劑開發(fā)及應(yīng)用方面所存在的問題主要有：（1）大部分國產(chǎn)植物膠存在水不溶物含量較高、增稠能力不強、耐鹽性、抗剪切性和抗溫性不理想等問題，大部分已淘汰或較少應(yīng)用，真正能和胍膠衍生物性能接近的為數(shù)很少，所以我國長期不能擺脫對胍膠依賴進口的局面。（2）在開發(fā)新型聚合物增稠劑方面已取得很多研究成果，有不少開發(fā)的新產(chǎn)品具有良好的應(yīng)用前景，但能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并滿足壓裂現(xiàn)場作業(yè)要求的種類較少，為此尚需加大開發(fā)研究力度。（3）我國生產(chǎn)聚多糖衍生物的企業(yè)規(guī)模與國外相比較小而分散，生產(chǎn)工藝較為陳舊，產(chǎn)量不高，水溶性、增稠能力、耐剪切耐高溫等性能和發(fā)達國家同類產(chǎn)品相比還有較大的差距。

隨著石油開采技術(shù)的不斷發(fā)展和開采難度的增加，人們對壓裂液稠化劑提出更新更高的要求。我國陸上很多主力油田已進入中后期開發(fā)階段，埋深超過3500米的低滲透或特低滲透率油氣藏等儲層占全部可采儲量一半以上，石油深采正成為中老油田所面臨的必然趨勢，現(xiàn)有的壓裂液稠化劑一般可以滿足90～120℃的底層下使用，已難以滿足我國地層溫度超過150℃的高溫井開采的需要，開發(fā)一種耐溫性能好，成本適中的無傷害壓裂液稠化劑是一項迫切的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的稠化劑水不溶物含量較高、增稠能力不強、耐鹽性、抗剪切性和抗溫性不理想等問題，提供兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑；另一目的在于提供上述兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑的制備方法。

兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑，由烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、陽離子單體和乙烯基單體以質(zhì)量份（10～30）：（5～80）：（30～100）：（5～30）：（3～10）比例攪拌均勻，并加入質(zhì)量份0.01～0.15可聚合表面活性劑單體共聚所得。

兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑的制備方法，包含以下步驟：

（1）在帶有攪拌器和溫度計的反應(yīng)器中，先將30～100質(zhì)量份質(zhì)量分數(shù)40%2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉水溶液、290～340質(zhì)量份去離子水加入攪拌均勻，再加入10～30質(zhì)量份烷基丙烯酰胺、5～80質(zhì)量份丙烯酰胺、5～30質(zhì)量份陽離子單體、3～10質(zhì)量份乙烯基單體、0.01～0.15質(zhì)量份可聚合物表面活性劑單體、0.05～0.4質(zhì)量份絡(luò)合劑乙二胺四乙酸二鈉鹽；

（2）用質(zhì)量分數(shù)為5％～15％的氫氧化鈉水溶液中將步驟（1）所述的反應(yīng)混合液pH調(diào)到6～10，將反應(yīng)混合液轉(zhuǎn)入聚合器中，升溫至30～70℃，通氮氣至氧氣除盡，加入0.03～0.2質(zhì)量份引發(fā)劑，反應(yīng)6～20小時，經(jīng)過烘干、粉碎即得到兩性離子型聚合物水基壓裂液稠化劑。

所述的烷基丙烯酰胺是N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、異丁基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺或N-甲基丙烯酰胺。

所述的乙烯基單體是乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺或乙烯基甲酰胺。

所述的陽離子單體是甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨。

所述的可聚合物表面活性劑是2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸或2-丙烯酰胺基十六烷基磺酸。

所述的引發(fā)劑為過硫酸鹽，或采用過硫酸鹽和亞硫酸鹽氧化劑-還原劑作為引發(fā)劑，過硫酸鹽是過硫酸銨或過硫酸鉀，亞硫酸鹽是亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、無水硫酸鈉或硫代硫酸鈉。