[發明專利]高抗鹽性聚合物壓裂液及其制備方法

有效

• 申請號: 201410331028.3
• 申請日: 2014-07-13
• 公開（公告）號: CN104087281B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 王中澤;孫海林;陳清;余芳;江新民;徐昊洋;楊思妍
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 陳昌娟

技術領域：

本發明涉及石油鉆井領域，特別是涉及一種高抗鹽性聚合物壓裂液及其制備方法。

背景技術：

植物膠壓裂液仍是目前國內油氣田酸化壓裂作業中使用較多的一類壓裂液。雖然植物膠壓裂液在耐高溫及粘彈性方面表現出色，卻依然存在諸多缺陷，尤其是植物膠本身含有較多的水不溶物，極易導致壓裂液破膠不完全、殘渣量大，壓裂施工后極大地降低了地層滲透率，對地層傷害較大。近年來，對地層傷害較小的水溶性聚合物壓裂液逐漸成為國內外研究和利用的新方向，其中使用較多的合成聚合物有聚丙烯酰胺以及甲叉基聚丙烯酰胺等。與天然高分子材料相比，這些聚合物具有增稠能力強、破膠性能好、殘渣少的特點。但聚合物類壓裂液亦存在較多缺點：不耐高溫、剪切穩定性差、泵送時機械降解嚴重以及對礦化水，尤其是多價金屬離子敏感等。在對多價金屬離子的敏感性方面，影響壓裂液性能最大的是Ca²⁺、Mg²⁺，多價金屬離子的存在將直接導致聚合物壓裂液體系粘度的銳減。

發明內容：

本發明的一個目的是提供一種高抗鹽性，尤其是抗Ca²⁺、Mg²⁺性強，同時耐溫耐剪切性好、泵注摩阻低以及對地層傷害小的聚合物壓裂液。

本發明的另一目的是提供一種上述聚合物壓裂液的制備方法。

為此，本發明的技術方案如下：

所述壓裂液由如下重量百分比的組分制成：聚合物稠化劑0.6～0.8％、交聯劑0.3～0.4％、防膨劑1.0～1.5％、破膠劑0.03～0.05％、金屬離子穩定劑2.5～4.0％，余量為水。制備方法：將各組分按所述比例進行溶解，溶解過程中可輔以攪拌，調節溶液PH值為6.5～7.0，即得到壓裂液。

其中，所述聚合物稠化劑為丙烯酰胺改性聚合物，由以下重量百分比的組分制成：25～30％的丙烯酰胺(AM)單體、8～10％的二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)單體、4～5％的抗交聯劑、4～5％的增溶劑、占兩種單體總質量0.35～0.40％的氧化還原引發劑、占兩種單體總質量0.035～0.045％的中溫引發劑2，2’-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，余量為水。其具體制備步驟為：

1)用水依次溶解AM、DMDAAC、抗交聯劑和增溶劑；

2)在35～40℃、N₂保護條件下，加入氧化還原引發劑和2，2’-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽，反應30～35min，當體系溫度升至93～96℃后，繼續反應1.2～1.5h，得到聚合物固體。

所述聚合物稠化劑制成粉末后使用效果更好。為了盡量避免聚合物大分子鏈在高速粉碎過程中發生斷裂，可以在煤油與Span-80的保護下對聚合物固體進行初步粉碎，之后再根據具體使用需要進行二次粉碎處理。以如下具體步驟為例：

1)將聚合物固體剪成小塊，放入含有2wt％Span-80的煤油中，攪拌，使其進一步破碎；

2)將粉碎后的產物在65～70℃下烘干,再粉碎成60目粉末。

所述交聯劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、油酸鈉、硬脂酸鈉中的一種或以任意比例組成的混合物；

所述防膨劑為氯化鉀或氯化鈉中的一種或二者以任意比例組成的混合物；

所述破膠劑為過硫酸銨膠囊或過硫酸銨中的一種或二者以任意比例組成的混合物；

所述抗交聯劑為甲酰胺、乙酰胺、尿素中的一種或以任意比例組成的混合物；

所述增溶劑為碳酸氫銨、碳酸氫鈉中的一種或二者以任意比例組成的混合物；

所述氧化還原引發劑為過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、過硫酸鈉中的一種或以任意比例組成的混合物；

所述金屬離子穩定劑為氮川三乙酸鈉、乙二胺四乙酸鈉中的一種或二者以任意比例組成的混合物。壓裂液中引入的金屬離子穩定劑能和堿金屬、稀土元素和過渡金屬等生成穩定的配合物，以乙二胺四乙酸鈉為例，它能提供2個氮原子和4個羧基氧原子與金屬離子配合，通過6個配位原子與金屬離子形成配位鍵，將金屬離子包裹起來，形成穩定的螯合物(圖1)，從而有效降低金屬鹽離子對壓裂液粘度的影響。