[發明專利]一種多功能稠化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202011190119.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112159651B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 李嘉;李建忠;孫亞東;張祥楓;吳越;于世虎;張曉虎;陳星宇;代清;唐浩;陳斯瑜;羅嬌;周怡;吳凱
• 申請（專利權）人: 四川川慶井下科技有限公司
• 主分類號: C09K8/66
• 分類號: C09K8/66;C09K8/68;C09K8/88
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 周丹妮

本發明公開了一種多功能稠化劑及其制備方法，其原料包括如下重量份組分：水溶性稠化劑30～50份、丙酮縮甘油45～55份、D?苧烯3～5份、懸浮劑1～2份。本發明多功能稠化劑具有優異的降阻、抗鹽、攜砂、變粘能力，同時還可實現在線“變粘”作業，兼具粉劑稠化劑和乳液稠化劑的優點，方便使用；采用水溶性分散劑，與D?苧烯搭配，再配合本發明特制的改性膨潤土，得到的超分散體系，穩定性大幅提升。

技術領域

本發明涉及稠化劑領域，特別是涉及一種多功能稠化劑及其制備方法。

背景技術

頁巖氣(Shale Gas)是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態存在的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料。

頁巖儲層基質滲透率極低，多數情況下無自然產能，必須對儲層進行大規模壓裂改造，以人工方法提高地層滲透率。頁巖儲層具有脆性指數高、天然微裂縫發育的特點，其改造采用“大排量、大液量、低砂濃”的體積壓裂思路，以低粘度的滑溜水壓裂液溝通天然裂縫，形成復雜的裂縫網絡，從而增大有效改造體積。稠化劑是滑溜水壓裂液中最主要的添加劑，依靠高分子的湍流減阻效應減小壓裂液的摩阻，以提高施工排量，降低泵壓。

當前的作業環境和技術對稠化劑性能有如下需求：

1)頁巖氣體積壓裂通過大排量造復雜縫網，對降阻率要求高。特別是對于深層頁巖氣，壓力窗口窄，需要更高降阻率的產品；

2)稠化劑在水中的溶解速度快，即時起效，避免溶解時間過長引起減阻效應的延遲，帶來較高的施工摩阻，增加設備的負荷；

3)變粘度壓裂液多級交替注入對于提高裂縫復雜程度十分有效，要求稠化劑滿足通過調節加量即可實現不同粘度液體的實時切換的要求，以實現在線變粘作業；

4)頁巖儲層基質滲透率極低，要求稠化劑對儲層的滲流能力影響小，傷害率低；

5)稠化劑穩定性好，能夠在線計量，使用方便。

目前常用的稠化劑有粉末型和油基乳液型。粉末型稠化劑減阻率高、增粘能力強、攜砂性好，但由于其溶解速度慢、在線計量困難，需要提前配液，較低的效率難以滿足連續作業的要求。并且一旦配液完成，粘度不可再調整，無法滿足變粘壓裂液多級交替注入的工藝要求。油基乳液型稠化劑溶解速度快、使用方便、計量準確，可滿足“即配即注”的大規模連續在線“變粘”作業。但乳液聚合工藝難度大，其有效含量低、分子量偏低，在降阻、抗鹽、攜砂、變粘能力上遠不及粉末稠化劑的效果，并且乳液穩定性差，長期放置容易發生破乳，導致產品發生變質而影響使用。

此外，有研究表明：粉末型稠化劑配制的滑溜水中往往含有大量未徹底溶解的溶脹聚合物膠粒，這些膠粒會對儲層孔隙和微裂縫造成堵塞，從而降低儲層滲透率，影響產能。油基乳液減阻劑中含有大量礦物油，油相在地層中吸附容易造成潤濕性反轉，增大返排時的毛細管阻力，高速剪切下可能產生微乳液引起“賈敏效應”，影響最終返排率和產能。

為了更好地滿足實際應用需求，將粉末稠化劑和乳液稠化劑兩種產品的優點相結合，專利CN110317600A等提出將粉末稠化劑，如聚丙烯酰胺類聚合物等，分散在白油等礦物油中，并配合以分散劑和懸浮劑，制成均勻的漿狀稠化劑的方案。這種稠化劑溶解速度快，既具有較好的變粘、降阻、攜砂等性能；又具有良好的流動性，可以直接用泵吸取，實現在線計量作業。但此類產品中含有大量礦物油，其對地層的傷害問題嚴重，不可忽視，仍需進一步改進。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種頁巖氣開采水力壓裂用多功能稠化劑，該稠化劑具有優異的變粘、減阻、攜砂等性能，對地層傷害小，可在線計量作業，同時具有優異的穩定性。