[發明專利]壓裂液增稠劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910731063.7
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110483687B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 徐文熙
• 申請（專利權）人: 北京九恒質信能源技術有限公司
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/60;C08F220/58;C08F212/14;C08F226/10;C08F220/06;C08F220/54;C08F2/32;C09K8/68;C09K8/88
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請公開了一種壓裂液增稠劑及其制備方法，通過引入抗鹽單體進行共聚，使得聚合物具有耐受高礦化度的能力，抗鹽超過10萬礦化度，可以滿足現場壓裂液重復利用，大大節約了水資源，而且在高價金屬離子比如Ca2+、Mg2+、Fe3+作用下還具有絡合擴鏈的作用，從而可以提高體系粘度。通過引入耐溫功能單體提高聚合物的抗高溫性能，抗溫達到150℃以上，同時通過反相乳液聚合工藝獲得了速溶的聚合物乳液，在水中能快速溶解，10s即可分散，1min內溶解完全，從而滿足現場在線混配要求。

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，具體涉及在一種壓裂液增稠劑及其制備方法。

背景技術

目前在國內外，對于非常規油氣藏的開發越來越深入和規模化。特別是對于致密油藏以及頁巖氣的開發更是如火如荼。而水力壓裂技術則是對非常規油氣增產的成熟而常用的技術手段，目前主要采用的壓裂液為胍膠及其衍生物植物膠壓裂液、黏彈性表面活性劑壓裂液和合成聚合物壓裂液，以植物膠壓裂液為主，約占整個壓裂市場90％的市場。胍膠及其衍生物增稠能力強，可交聯性與抗鹽抗剪切性好，但我國使用的胍膠及生產胍膠衍生物的原料全部依賴進口，價格不穩定，同時存在殘渣多、易造成地層傷害等問題。此外，該類壓裂液常呈堿性，對于黏土含量高的地層易造成因黏土微粒分散運移產生的地層傷害。黏彈性表面活性劑壓裂液解決了植物膠壓裂液對地層傷害大的問題，但尚不能滿足高溫高鹽地層壓裂施工的要求，而且成本較為高昂；合成聚合物具備結構較易調控，具有較強的耐溫耐鹽耐剪切性能，成本相對而言比較低廉，溶解充分對地層傷害小等優點，最近十年已經成為國內外研究熱點。

壓裂液研究與應用中涉及的合成聚合物包括聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、疏水締合聚合物及丙烯酰胺共聚物。分為干粉和乳液兩種產品類型。聚丙烯酰胺常作為減阻劑用于壓裂液滑溜水中，但是作為壓裂液攜砂液而言，需要很高體系粘度才能起到懸浮攜帶支撐劑的作用。常規使用的胍膠或聚合物增稠劑需配置好基液后再加上金屬交聯劑進行交聯增稠才能達到攜砂要求。但是預先配制基液會造成現場大量設備的投入以及時間上的投入，同時各種重金屬離子交聯劑的加入，導致了膠液進入地層后很難破膠，使得破膠不充分，堵塞傷害油氣藏，直接造成了后續油氣產量的降低。壓裂作業還是一項非常耗水的工程，在水資源越來越匱乏的今天，壓裂液重復利用變得更為重要。但是壓裂液每重復一次，水中因溶解地層礦物質造成的礦化度越來越高，對壓裂液稠化劑的耐鹽性提出了更高的要求。加上采用金屬交聯劑，返排液中的殘留交聯劑金屬離子也會對再配液起到很大的干擾。因此，需求一種快速溶解增稠、耐溫抗鹽、可重復配液的、對油氣藏低傷害的增稠劑和與之配伍的壓裂液體系成為了壓裂施工現場作業工程師和產品研發人員共同關心的課題。

為了解決上述問題，研發人員進行了專注的研究。比如《石油化學》2017年6月34卷2期的論文上公開了一種陽離子聚合物壓裂增稠劑，具有很好的耐溫性能。中國專利CN106146730B公開了一種疏水締合物的壓裂增稠劑，聚合物表現出較好的耐鹽性和耐溫性。

但是，目前出現的這些單一以陽離子單體或是增加疏水締合單體所制備的聚合物都存在著低溫溶解性差、需要加入金屬類交聯劑交聯才能攜砂、無法滿足現場實時混配的需求。且因溶解不充分以及破膠不完全造成的地層堵塞直接影響了壓裂作用和后續增產效果。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種壓裂液增稠劑及其制備方法。

為了克服現有技術的不足，本發明所提供的技術方案是：

第一方面，本發明提供一種壓裂液增稠劑，其特殊之處在于，包括單體、氧化還原引發劑、白油、乳化劑、助劑、偶氮引發劑和水；

所述單體包括丙烯酰胺、丙烯酸類單體、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、抗鹽單體和抗溫單體；

所述丙烯酰胺、所述丙烯酸類單體、所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、所述抗鹽單體和所述抗溫單體的質量比為100：5-20：20-50：1-10：5-15。