[发明专利]一种复合压裂液稠化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种复合压裂液稠化剂及其制备方法，属于油气田开发技术领域。

背景技术

我国油田基本都已进入开采中后期，综合含水率上升，油层渗透率下降，对油井采取压裂造缝手段是改善油井渗透率，提高采油效率，增加产量的最可行手段，提高老油田产量的同时又不伤害油藏的最有效的方法是对地层采取压裂施工，而在众多压裂施工方法中，成本优势最大，技术最成熟的就是水基压裂施工技术。由于压裂施工的特性，压裂时所用的压裂液必须具有高的粘度、高的抗剪切性、高强的携沙性和破胶无残渣的环保性等特点。其中，高的粘度以便其造缝，只有高的粘度才能使裂缝达到所需的宽度和深度。而稠化剂作为压裂液的主剂，主要用来提高压裂液的粘度、降低压裂液滤失以及携带支撑剂。

目前使用的压裂液稠化剂有植物胶及其衍生物、纤维素衍生物、生物聚多糖、合成水溶性聚合物等，其中常用的有胍胶、羟丙基瓜胶、香豆胶等。然而，现有的这些压裂液稠化剂普遍存在剪切稳定性和抗盐性较差，同时稠化剂耐温能力不佳，在高温井段无法发挥出应有的使用效果的问题，导致其使用受限。

综上所述，开发一种具有优异耐温、抗盐及剪切稳定性的压裂液稠化剂具有重要的现实意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对传统的压裂液稠化剂存在剪切稳定性和抗盐性能较差，同时稠化剂耐温能力不佳，在高温井段无法发挥出应有的使用效果的缺陷，提供了一种复合压裂液稠化剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种复合压裂液稠化剂，由下列重量份数的原料组成：60～65份蒸馏水、35～40份丙烯酰胺、26～29份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19～22份添加颗粒、3～5份引发剂。

所述引发剂为过硫酸铵与亚硫酸氢钠按质量比1:1～2混合而成。

所述原料还包括0.5～0.9份异丁基三乙氧基硅烷。

所述添加颗粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量比1:3，将黄原胶与双氧水在45～55℃，搅拌30～35min，再加入黄原胶质量5～7%的碳酸氢钠，继续搅拌5～8min后停止搅拌，静置1～2h；

（2）在静置结束后冷却至室温，加入无水乙醇直至无沉淀析出，停止加入无水乙醇，进行过滤，收集滤饼，使用无水乙醇洗涤滤饼，将洗涤后的滤饼进行干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物与正丁醇放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为70～75℃，保温预热30～35min，再向反应釜中分别加入二甲基甲酰胺及N-羟基琥珀酰亚胺，升温至90～95℃，搅拌反应7～9h；

（4）待反应结束后，冷却至50～55℃，并使用氢氧化钠溶液调节反应釜内物质pH至8.0～8.5，再向反应釜中加入二甲基甲酰胺质量3～5倍的环氧丙烷，搅拌反应19～22h；

（5）在搅拌反应结束后冷却至室温，进行出料，收集出料物，使用磷酸溶液调节出料物pH至中性，随后置于1～3℃中静置7～12h，进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即可得添加颗粒。

所述步骤（3）中干燥物与正丁醇的质量比为9～11:6～8。

所述步骤（3）中二甲基甲酰胺的加入量为干燥物质量的6～9%，N-羟基琥珀酰亚胺为干燥物质量的0.7～0.9%。

一种复合压裂液稠化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照配比，首先取蒸馏水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加颗粒放入反应器中，设定温度为60～70℃，保温预热30～35min；

（2）再加入引发剂及异丁基三乙氧基硅烷，升温至75～80℃，以150r/min搅拌反应6～9h，冷却至室温，收集反应器中的物质，进行喷雾干燥，收集干燥物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，即可得复合压裂液稠化剂。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过双氧水对黄原胶进行氧化处理，使用碳酸氢钠对黄原胶进行除杂提纯，同时形成孔隙，在N-羟基琥珀酰亚胺的催化下，通过二甲基甲酰胺对提纯后的黄原胶进行酰胺化处理，随后在碱性条件，与环氧丙烷反应，引入羟丙基，增加剪切稳定性及耐温性能，再以丙烯酰胺等为原料，通过引发剂等助剂，合成聚丙烯酰胺包裹冷冻干燥物，增加抗盐性能及耐温能力；

（2）本发明在合成聚丙烯酰胺包裹冷冻干燥物的过程中，通过添加异丁基三乙氧基硅烷作用下形成三维网状结构的混合物，进一步提高了稠化剂耐温能力；