[发明专利]具有控水功能的自缔合压裂液体系及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气井压裂改造作业技术领域，特别涉及一种具有控水功能的自缔合压裂液体系及其制备方法。

背景技术

压裂是一种油田油井增产措施，通过高粘流体压裂液体系压开地层形成裂缝并携带支撑剂进入地层裂缝，施工后支撑剂残留在裂缝中并防止裂缝闭合，从而在地层形成一条高导流通道以增加产量。

现有的压裂液体系主要包括胍胶压裂液、滑溜水压裂液、VES清洁压裂液、阴离子聚合物压裂液和缔合聚合物压裂液等；利用这些压裂液体系压开地层后形成的渗流通道既是油气流的通道也是地层水的通道；然而，地层水的产出必然会造成油产量降低，因此，有必要开发一种具有控水功能的压裂液体系，使压裂施工后增加油气产量的同时，能阻止地层水的产出，即在压裂改造后增加油气产量的同时，还能有效控制和阻止地层水的产出。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效控制和阻止地层水的产出的具有控水功能的自缔合压裂液体系。

本发明的另一目的是提供一种制备上述自缔合压裂液体系的制备方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种具有控水功能的自缔合压裂液体系，包括阳离子聚合物、阴离子表面活性剂、破胶剂和溶剂水；其中，所述阳离子聚合物为二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，其分子量为150～300万；所述阴离子表面活性剂为碳数为12～18的烷基苯磺酸；所述阳离子聚合物和阴离子表面活性剂的质量比为(4～6):(3～5)；所述溶剂水的质量为所述阳离子聚合物和所述阴离子表面活性剂的总质量的100～150倍；所述破胶剂占所述阳离子聚合物、所述阴离子表面活性剂和溶剂水的总质量的0.04～0.05％。

优选，所述阳离子聚合物的分子量为200～260万。

优选，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸或或十二烷基苯磺酸盐，如十二烷基苯磺酸钠。

优选，所述破胶剂为过硫酸铵，也可以选用过硫酸铵胶囊。

一种具有控水功能的自缔合压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：

S1、阳离子聚合物的制备：将摩尔比为1～1.5:1的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)加入溶剂水中，并搅拌混合均匀，使两种单体总质量占所述混合反应液中的质量分数为20～30％，得到混合反应液；室温下向混合反应液中继续加入占二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵总质量的0.05～0.1％的引发剂，在氮气氛围保护下反应25～35min，停止反应，将得到白色的胶状体在65～70℃下烘干、粉碎，即为阳离子聚合物；

阳离子聚合反应式如下：

S2、自缔合压裂液体系制备：现场使用时，将阳离子聚合物和阴离子表面活性剂按照质量比(4～6):(3～5)加入至溶剂水中，搅拌1～2min至完全混合均匀，使二者发生自缔合交联形成交联体系，其中，溶剂水的加入量为所述阳离子聚合物和所述阴离子表面活性剂的总质量的100～150倍；然后加入占所述交联体系总质量的0.04～0.05％的破胶剂。

优选，所述步骤S1中，与所述引发剂同时加入的还包括占所混合反应液总质量3～5％的发泡剂，其可以将整个聚合体系构建成一个水溶液泡沫聚合体系，有效提高合成聚合物的分子量。

优选，所述引发剂为氧化-还原体系引发剂，具体地为过硫酸铵—亚硫酸氢钠引发体系。

优选，一种分子量为150～200万的阳离子聚合物的制备方法：将摩尔比为1～1.5:1的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)加入溶剂水中，搅拌混合均匀，得到混合反应液，其中，两种单体总质量占混合反应液的质量分数为25～30％；室温下向混合反应液中继续加入占所述混合反应液的总质量的0.05～0.1％的引发剂，在氮气氛围保护下反应25～35min，最终得到白色的胶状体，在65～70℃下烘干、粉碎，即为阳离子聚合物。该分子量为150～200万的阳离子聚合物与相应的阴离子表面活性剂缔合稠化形成交联体系适用于井温＜80℃的井下压裂作业。