[發明專利]一種復合壓裂液稠化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710424715.3
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107267133A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 馬俊杰;宋昊;孫冬
• 申請（專利權）人: 常州蘇通海平機電科技有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C09K8/88;C08F251/00;C08F220/56;C08F220/58;C08B37/02
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術領域

本發明公開了一種復合壓裂液稠化劑及其制備方法，屬于油氣田開發技術領域。

背景技術

我國油田基本都已進入開采中后期，綜合含水率上升，油層滲透率下降，對油井采取壓裂造縫手段是改善油井滲透率，提高采油效率，增加產量的最可行手段，提高老油田產量的同時又不傷害油藏的最有效的方法是對地層采取壓裂施工，而在眾多壓裂施工方法中，成本優勢最大，技術最成熟的就是水基壓裂施工技術。由于壓裂施工的特性，壓裂時所用的壓裂液必須具有高的粘度、高的抗剪切性、高強的攜沙性和破膠無殘渣的環保性等特點。其中，高的粘度以便其造縫，只有高的粘度才能使裂縫達到所需的寬度和深度。而稠化劑作為壓裂液的主劑，主要用來提高壓裂液的粘度、降低壓裂液濾失以及攜帶支撐劑。

目前使用的壓裂液稠化劑有植物膠及其衍生物、纖維素衍生物、生物聚多糖、合成水溶性聚合物等，其中常用的有胍膠、羥丙基瓜膠、香豆膠等。然而，現有的這些壓裂液稠化劑普遍存在剪切穩定性和抗鹽性較差，同時稠化劑耐溫能力不佳，在高溫井段無法發揮出應有的使用效果的問題，導致其使用受限。

綜上所述，開發一種具有優異耐溫、抗鹽及剪切穩定性的壓裂液稠化劑具有重要的現實意義。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對傳統的壓裂液稠化劑存在剪切穩定性和抗鹽性能較差，同時稠化劑耐溫能力不佳，在高溫井段無法發揮出應有的使用效果的缺陷，提供了一種復合壓裂液稠化劑及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種復合壓裂液稠化劑，由下列重量份數的原料組成：60～65份蒸餾水、35～40份丙烯酰胺、26～29份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19～22份添加顆粒、3～5份引發劑。

所述引發劑為過硫酸銨與亞硫酸氫鈉按質量比1:1～2混合而成。

所述原料還包括0.5～0.9份異丁基三乙氧基硅烷。

所述添加顆粒的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質量比1:3，將黃原膠與雙氧水在45～55℃，攪拌30～35min，再加入黃原膠質量5～7%的碳酸氫鈉，繼續攪拌5～8min后停止攪拌，靜置1～2h；

（2）在靜置結束后冷卻至室溫，加入無水乙醇直至無沉淀析出，停止加入無水乙醇，進行過濾，收集濾餅，使用無水乙醇洗滌濾餅，將洗滌后的濾餅進行干燥，收集干燥物；

（3）將干燥物與正丁醇放入反應釜中，使用氮氣保護，設定溫度為70～75℃，保溫預熱30～35min，再向反應釜中分別加入二甲基甲酰胺及N-羥基琥珀酰亞胺，升溫至90～95℃，攪拌反應7～9h；

（4）待反應結束后，冷卻至50～55℃，并使用氫氧化鈉溶液調節反應釜內物質pH至8.0～8.5，再向反應釜中加入二甲基甲酰胺質量3～5倍的環氧丙烷，攪拌反應19～22h；

（5）在攪拌反應結束后冷卻至室溫，進行出料，收集出料物，使用磷酸溶液調節出料物pH至中性，隨后置于1～3℃中靜置7～12h，進行冷凍干燥，收集冷凍干燥物，即可得添加顆粒。

所述步驟（3）中干燥物與正丁醇的質量比為9～11:6～8。

所述步驟（3）中二甲基甲酰胺的加入量為干燥物質量的6～9%，N-羥基琥珀酰亞胺為干燥物質量的0.7～0.9%。

一種復合壓裂液稠化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）按照配比，首先取蒸餾水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加顆粒放入反應器中，設定溫度為60～70℃，保溫預熱30～35min；

（2）再加入引發劑及異丁基三乙氧基硅烷，升溫至75～80℃，以150r/min攪拌反應6～9h，冷卻至室溫，收集反應器中的物質，進行噴霧干燥，收集干燥物，粉碎，過篩，收集過篩顆粒，即可得復合壓裂液稠化劑。

本發明的有益效果是：

（1）本發明通過雙氧水對黃原膠進行氧化處理，使用碳酸氫鈉對黃原膠進行除雜提純，同時形成孔隙，在N-羥基琥珀酰亞胺的催化下，通過二甲基甲酰胺對提純后的黃原膠進行酰胺化處理，隨后在堿性條件，與環氧丙烷反應，引入羥丙基，增加剪切穩定性及耐溫性能，再以丙烯酰胺等為原料，通過引發劑等助劑，合成聚丙烯酰胺包裹冷凍干燥物，增加抗鹽性能及耐溫能力；

（2）本發明在合成聚丙烯酰胺包裹冷凍干燥物的過程中，通過添加異丁基三乙氧基硅烷作用下形成三維網狀結構的混合物，進一步提高了稠化劑耐溫能力；