[發明專利]一種超分子多元共聚物型清潔壓裂液

在審

• 申請號: 201410158023.5
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103881695A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 徐太平;方也;王能成;李栓;楊南胤;鐘銳
• 申請（專利權）人: 四川安東油氣工程技術服務有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C08F220/56;C08F226/10;C08F220/18;C08F220/58
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術領域

本發明涉及一種超分子多元共聚物型清潔壓裂液，屬于油田壓裂技術領域。

背景技術

目前，國內油田水力壓裂施工基本上采用的是高分子壓裂液體技術，即水基聚合物壓裂液所應用的胍爾膠及其衍生物。由于它具有較好的流變控制特性，在壓裂液方面已應用了很多年。其具有抗剪切性好、熱穩定性好、控制濾失能力強等諸多優點，在國內外使用普遍。然而，和其它眾多的水基壓裂液一樣，羥丙基胍爾膠（HPGF）仍具有不可避免的缺陷：一是不能快速溶脹和水合，溶解速度慢，難以解決施工規模及快速破膠返排對壓裂液性能要求之間的矛盾；二是植物膠壓裂液破膠后往往殘渣較多，容易對裂縫的充填層堵塞，造成二次傷害，使壓裂效果受到影響；三是植物膠纖維素等天然高分子耐溫性較差，易生物降解，只能現配現用，且原料依賴進口，這在很大程度上限制了其應用。

作為傳統壓裂液的突破，1997年，Ani-Agip與斯倫貝謝公司的專家聯合開發出了表面活性劑組成的壓裂液（Viscoelastic?surfactant?frcfluid），簡稱VES。此后，該壓裂液體系得到了不斷的豐富和發展。截止2002年，國外石油公司使用VES壓裂液已成功地進行了2400井次的壓裂作業。VES清潔壓裂液體系中不含高分子聚合物，其增稠性能是由特殊的表面活性劑分子和助劑來實現的，表面活性劑分子具有一定的自聚化傾向，以盡可能將其非極性部分與水隔離開來。形成的這種膠束結構通常為小球狀或長棒狀。然而，當溶解在鹽水中時，一些特定結構的（如含長鏈烴基結構的季銨鹽陽離子型）表面活性劑分子，能夠形成一種類似于高分子線團結構的膠束，完全不同于常規的球狀或棒狀結構。這種膠束的網絡結構具有一定的抗扭曲能力，從而賦予液體較高的粘度而作為壓裂液使用。當有機物質溶解到這種膠束結構核心時，最終會導致膠束結構的破壞，將原來的網絡結構轉變為球狀結構而降低其粘度。利用這一點，生產井的產出液（如油或氣）就會大大降低這種VES液體粘度，而不必添加破膠劑；此外，VES壓裂液在地層鹽水的稀釋作用下也會自行破膠化水。降粘后的體系為表面活性劑的小分子溶液，粘度與水大致相同，易于返排而不會造成固相殘留。但這種清潔壓裂液的缺點是耐高溫性能較差，一般只能滿足80℃以下井類施工。在地層濾失嚴重，另外成本較高，因而也限制了其廣泛應用。有些清潔壓裂液短時間可抗150℃，但長時間剪切后穩定性變差。另外還存在用量大，成本高的缺陷，很難推廣。因此，開發新型的低成本耐高溫的清潔壓裂液已勢在必行。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種超分子多元共聚物型清潔壓裂液，具有耐高溫，安全，環保的特點。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種超分子多元共聚物型清潔壓裂液，由下述組分按質量百分比組成：

其中，R為C13-C21的直鏈或支鏈烷基，n為3-6的整數，p為2-4的整數。

作為優選，所述超分子活性聚合物由下述步驟獲得：

1）稱取30-45質量份的丙烯酰胺、5-10質量份的N-乙烯吡咯烷酮、1-2質量份的丙烯酸十六烷基酯、2-3質量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和0.5-1質量份的十二烷基苯磺酸鈉，將上述組分加入200質量份的蒸餾水中，溶解備用；

2）稱取0.1-0.2質量份的過硫酸銨，加入25質量份的蒸餾水中，溶解備用；

3）將步驟1）中配好的溶液加入反應容器中，水浴保溫50℃，并攪拌；

4）將步驟2）配好的溶液慢慢滴加到反應容器中，時間控制在1小時；滴加完畢后，繼續保溫在50℃反應8-10小時；

5）將制備得到的產物用乙醚進行多次洗滌后，進行干燥得到黃色粉末，即為超分子活性聚合物干粉。

作為優選，所述交聯劑為三乙醇胺鈦酸多元醇酯交聯劑。

作為優選，所述三乙醇胺鈦酸多元醇酯交聯劑通過如下步驟獲得：

1）在200質量份的異丙醇溶劑中加入20-25質量份的山梨醇，在10-30℃下攪拌滴加2-3質量份的四氯化鈦10-50分鐘，在溫度10-40℃下攪拌通入氨氣90-200分鐘，過濾除去氯化銨，濾液經蒸餾、精制得鈦酸多元醇酯送螯合反應工序，脫除的異丙醇送回反應器循環使用；

2）以8-10質量份的三乙醇胺類化合物為螯合劑，攪拌下加入鈦酸多元醇酯，在80-120℃下反應30-90分鐘，經蒸餾、精制得三乙醇胺鈦酸多元醇酯，回收異丙醇送酯化反應器循環使用。