[发明专利]一种可逆交联低伤害压裂液稠化剂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水基压裂液的稠化剂，尤其是一种可逆交联结构低伤害的强携砂流体，易破胶易返排，抗盐耐高温，低伤害清洁环保型的聚合物稠化剂，以及所述稠化剂的生产方法。

背景技术

如何使油气井高效增产成为科研人员研究关注的焦点，压裂液是油气田高效增产的核心技术，压裂时所用的压裂液必须具有高的粘度、高的抗剪切性、强携沙性和破胶无残渣的环保性特点。高的携砂能力以便其造缝，只有高的携砂才能使裂缝达到所需的宽度和深度，可逆交联稠化剂作为水基压裂液的主剂，其可逆结构提高压裂液的携砂能力，良好的悬浮和携带支撑剂特性，决定了一高两低的功能粘度，即携砂前和携砂后低粘度。表现出强携砂，易注易返排能力。降低压裂液滤失性，并且在保证压裂液造缝携砂的同时，进一步降低压裂液对地层的伤害程度，这是提高低渗透储层增产效果的重大技术难题。

目前使用的稠化剂原料有胍胶、羟丙基瓜胶、香豆胶、VES、合成聚合物有聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺等，这些传统压裂液在使用中存在的弊端和致命性的问题。胍胶类是不容物残渣吸附堵塞严重，破胶后不能尽快返排伤害地层严重，高温稳定性不好、抗剪切性差，原料供应受限。VES清洁压裂液存在的问题是成本高、体系不稳定、悬浮能力不强：粘度不高、结构不强导致悬浮能力低，易形成砂堵。丙烯酰胺类聚合物抗温耐剪切能力差，在高温条件下水解断链，失去了压裂用于增稠、携沙、造缝的作用。所以研发耐温抗剪切的可逆交联低伤害压裂液液稠化剂是新一代压裂液技术是国内外科研人员先进的科学理念。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于水基压裂中可逆交联结构的强携砂流体稠化剂，该稠化剂具有一高两低的功能粘度、易破胶易返排，抗盐耐高温，低伤害无残留等优点。

本发明的另一个目的在于提供一种生产上述稠化剂的方法。

本发明是由丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(NaAA)、功能单体十二至十九烷基二甲基稀丙基氯化铵(C_(12-19)DMAAC)三种单体共聚而成。其中，功能单体十二至十九烷基二甲基稀丙基氯化铵可以是十二烷基二甲基稀丙基氯化铵、十四烷基二甲基稀丙基氯化铵、十六烷基二甲基稀丙基氯化铵、十八烷基二甲基稀丙基氯化铵、十九烷基二甲基稀丙基氯化铵。

本发明的各单体与水的重量百分比组成为：

(1)丙烯酰胺、丙烯酸钠、功能单体三种单体按照下述比例进行配比；

(2)0.2至1.5量％的功能单体为十二至十九烷基二甲基稀丙基氯化铵(C_(12-19)DMAAC)或其中一种或某几种混合使用；

(3)10至25重量％的丙烯酰胺；

(4)3至10重量％的丙烯酸钠。

一种生产上述稠化剂的方法，其包括如下步骤：

(1)丙烯酰胺、丙烯酸钠、功能单体三种单体按照比例进行配比；

(2)将上述配比好的单体在蒸馏水中进行溶液配制；

(3)调整pH值和温度，使溶液的pH值在7以上，所述温度为10-30度；

(4)以上水溶液用引发剂引发产生自由基使上述单体聚合。

1.当使用C₁₂DMDAAC单体时的分子模式：

2.当使用C₁₄DMDAAC单体时的分子模式：

3.当使用C₁₆DMDAAC单体时的分子模式：

4.当使用C₁₈DMDAAC单体时的分子模式：

在以水溶液聚合的过程中需对溶液吹氮气15-30分钟，以除去水中溶解的氧，然后在氮气的保护下加入引发剂，引发后15-40分钟停止吹氮气并将聚合釜密闭，放入45度保温密闭条件下直至升温结束，反应5小时。

本发明的引发起始温度控制在5-20℃范围之内。优选的起始温度是10±1℃。pH值控制在7-9.5之间。pH碱性调节剂主要有氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水。对于所述引发剂没优选过硫酸盐与亚硫酸氢钠氧化还原体系复配偶氮二异丁腈(AZDN)。催化剂的量一般为单体的0.0005-6％重量。

本发明的稠化剂适用于油气田及煤气层增产中的水基压裂液，是一种可逆交联结构低伤害的强携砂流体，易破胶易返排，抗盐耐高温，低伤害清洁环保型的聚合物稠化剂

具体实施方式

下面将根据具体的实施例对本发明的稠化剂及其生产过程做详细的说明。

实施例1