[发明专利]一种缔合型非交联压裂液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油工程及化工领域，具体地说，涉及一种缔合型非交联压裂液及其制备方法。 

背景技术

在石油工业中，在高压下向地层中注入一种合适的流体，提供足够的能量来超过原始地层上覆压力，导致地层岩石产生裂缝，流体同时携带20-40目的石英砂、陶粒、玻璃微珠等支撑剂输送到裂缝中，当压力释放后，这些支撑剂留在新产生的裂缝中，产生新的流体进出通道，从而提高油气井产出或增强水井的注入能力，即为水力压裂，这种流体称为压裂液。 

压裂液是水力压裂成败的关键之一。目前，国内外最常使用的压裂液为水基压裂液。水基压裂液主要由增稠剂、交联剂、氯化钾、破胶剂和水组成，同时根据需要辅以其它助剂。增稠剂一般有天然聚合物和合成聚合物两类，天然聚合物有胍胶、香豆胶、魔芋胶等，常用的是胍胶及其改性产品如羧甲基胍胶和羟丙基胍胶等。传统合成高聚物(如丙烯酰胺共聚物)分子结构比较简单，能发生交联的官能团少，交联技术复杂，因此采用不多。 

天然聚合物增稠剂，特别是胍胶及其改性产品是目前最常用的压裂用增稠剂。但这类增稠剂是天然农作物产品，其产量及品质必然受种植量和气候影响，天然高分子及其改性产品(如各种改性胍胶)能发生交联的官能团多，易发生交联反应，故成为国内外压裂液主要增稠剂。但其本身含有较多的水不溶物(8%-10%)，虽然化学改性能降低其不溶物含量，但不能彻底解决，这些水不溶物在压裂结束后将滞留在压开的裂缝充填层中，严重影响裂缝的导流能力，影响压裂效果。 

聚合物压裂液为了保证有足够的粘度以完成携砂作业，通常需要将增稠剂进行化学交联。交联虽然提高了体系粘度，但必然带来以下负面效果：交联聚合物破胶不彻底，水不溶的交联碎片是导致裂缝导流能力伤害的另一重要因素；化学交联冻胶不耐剪切，因此这类压裂液不太适应需要体系耐受长时间剪切的大型压裂或剪切速率高的小管柱、连续油管及喷射压裂；体系交联后，压裂液的摩阻 会大幅度增加，压裂液摩阻增大必然要消耗地面压裂泵提供的能量，在深井和连续油管压裂中，由于摩阻过大，在管柱中消耗的压力太大，将使得施加到地层能量不足，压裂能量利用率降低，创造裂缝的能力削弱，甚至不能压开地层，尽管传统压裂液也采取了降摩阻的措施，也有采取加重压裂液，提高管柱内静水压力来弥补摩阻损失的办法，但加重往往又增加压裂液的摩阻，同时降低压裂液的返排能力，往往可能得不偿失；此外，为了提高胍胶类压裂液的抗温性和生物稳定性，需不断改进和提高交联技术，组分配方也越来越复杂，增加了工作液的成本，增大了技术不稳定性。这些已成为目前水基压裂液技术发展的瓶颈。因此研制更高更好的抗温、抗盐、抗剪切、低摩阻、低伤害特性的新型压裂液及其增稠剂是当前压裂液技术发展的主要趋势，而目前胍胶价格猛涨，使得压裂液成本大幅攀升，也使得研发新的增稠剂及其压裂液来替代胍胶及其压裂液成为迫切需要。 

粘弹性表面活性剂清洁压裂液是近年来开发的新型无残渣压裂液。据报道，在全球范围内采用清洁压裂液进行的压裂作业已经超过2100井次。我国在引进这项技术后在实践中进行了一些改进，取得了一些效果，然而也暴露出一些问题，最主要的是其工作液性能与成本难以兼顾、抗温性能较差、失水难以控制、天然气井压裂破胶困难，因而影响了它在油田中的大面积推广。同时由于这类压裂液的滤失问题不能解决，也使其不大适合大型压裂施工，特别是在微裂缝发育和渗透率较高的地层中，局限了这类压裂液的应用范围。这也是最近两年国内对粘弹性表面活性剂清洁压裂液研究热而现场应用趋冷的重要原因。