[发明专利]一种二氧化碳提粘共聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化碳提粘共聚物及其制备方法和应用。该二氧化碳提粘共聚物包括具有式I所示结构的结构单元A、具有式II所示结构的结构单元B和具有式III所示结构的结构单元C；本发明还提供了一种二氧化碳提粘共聚物的制备方法以及该二氧化碳提粘共聚物在二氧化碳中作为提粘剂的应用。本发明提供的二氧化碳提粘共聚物可以有效提高二氧化碳的粘度，调节流变性，提升二氧化碳对岩屑、支撑剂的悬浮和输送能力，并提高其作为驱替液的驱替效率。

技术领域

本发明涉及石油工业的非常规油气开发技术领域。更具体地，涉及一种二氧化碳提粘共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

我国具有丰富的页岩气资源，据国土资源部调查结果，目前我国的页岩气可采储量已达近6000亿立方米。随着经济的发展和能源消费结构的调整，中国的天然气缺口越来越大。常规天然气产量已经不能满足需求，以页岩气为代表的非常规天然气资源的开发成为热点。中国已将页岩气开发纳入国家战略性新兴产业，加大对页岩气勘探开发的扶持力度。

页岩气藏具有低孔隙压力、低孔隙度、低渗透率和高粘土含量等特点，开发难度较大，如果不采取水平井压裂增产等措施，很难实现大规模商业开采。水力压裂技术带来的页岩气革命深刻影响了美国乃至世界的能源产业。然而，中国页岩气储层的粘土矿物含量往往更高，水敏性更强，且多分布在水资源匮乏的山区、丘陵及沙漠戈壁地带，大型水力压裂很难适应可持续商业开采的需要。因此，无水压裂等高效开发新技术成为页岩气开发的热点发展方向之一。超临界二氧化碳(SC-CO₂)被认为是一种极具应用潜力的压裂液。利用SC-CO₂开发页岩气的优势包括：破岩效率高；能避免粘土膨胀；通过促进甲烷解吸提高采收率；增强裂缝扩展，易于返排。此外，在CO₂压裂和驱替过程中可以实现CO₂的地质封存。

作为压裂液，CO₂的主要功能之一就是将支撑剂输送到裂缝的深处，防止裂缝闭合。但是SC-CO₂粘度较低，携砂效果较差。解决这一问题的最直接方法是向SC-CO₂中添加化学提粘剂，提高其携砂能力，实现加砂压裂，从而大大提高增产效果。CO₂提粘剂应同时具备在CO₂中的溶解性能和提粘性能。然而，目前国内外关于二氧化碳提粘剂的研究还处于探索阶段，小分子增粘剂的增粘性能较弱，且体系的抗剪切能力较差。绝大多数聚合物在CO₂中的溶解性能较差，能溶于CO₂的聚合物也不一定具备良好的增粘性能。

因此，本发明提供了一种二氧化碳提粘共聚物及其制备方法和应用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种二氧化碳提粘共聚物；该二氧化碳提粘共聚物在二氧化碳中有良好溶解性和提粘效果，解决了二氧化碳粘度低，携岩、携砂及驱替效果差的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种二氧化碳提粘共聚物的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种二氧化碳提粘共聚物的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种二氧化碳提粘共聚物，包括具有式I所示结构的结构单元A、具有式II所示结构的结构单元B和具有式III所示结构的结构单元C；

式I、式II和式III中，

R₁、R₃、R₅、R₆和R₇各自独立地表示H或C1～C8的烷基，

R₂表示C1～C8的碳氟基，

R₄表示单键或C1～C8的亚烷基。