[发明专利]一种超分子多元共聚物型清洁压裂液

说明书

技术领域

本发明涉及一种超分子多元共聚物型清洁压裂液，属于油田压裂技术领域。

背景技术

目前，国内油田水力压裂施工基本上采用的是高分子压裂液体技术，即水基聚合物压裂液所应用的胍尔胶及其衍生物。由于它具有较好的流变控制特性，在压裂液方面已应用了很多年。其具有抗剪切性好、热稳定性好、控制滤失能力强等诸多优点，在国内外使用普遍。然而，和其它众多的水基压裂液一样，羟丙基胍尔胶（HPGF）仍具有不可避免的缺陷：一是不能快速溶胀和水合，溶解速度慢，难以解决施工规模及快速破胶返排对压裂液性能要求之间的矛盾；二是植物胶压裂液破胶后往往残渣较多，容易对裂缝的充填层堵塞，造成二次伤害，使压裂效果受到影响；三是植物胶纤维素等天然高分子耐温性较差，易生物降解，只能现配现用，且原料依赖进口，这在很大程度上限制了其应用。

作为传统压裂液的突破，1997年，Ani-Agip与斯伦贝谢公司的专家联合开发出了表面活性剂组成的压裂液（Viscoelastic surfactant frcfluid），简称VES。此后，该压裂液体系得到了不断的丰富和发展。截止2002年，国外石油公司使用VES压裂液已成功地进行了2400井次的压裂作业。VES清洁压裂液体系中不含高分子聚合物，其增稠性能是由特殊的表面活性剂分子和助剂来实现的，表面活性剂分子具有一定的自聚化倾向，以尽可能将其非极性部分与水隔离开来。形成的这种胶束结构通常为小球状或长棒状。然而，当溶解在盐水中时，一些特定结构的（如含长链烃基结构的季铵盐阳离子型）表面活性剂分子，能够形成一种类似于高分子线团结构的胶束，完全不同于常规的球状或棒状结构。这种胶束的网络结构具有一定的抗扭曲能力，从而赋予液体较高的粘度而作为压裂液使用。当有机物质溶解到这种胶束结构核心时，最终会导致胶束结构的破坏，将原来的网络结构转变为球状结构而降低其粘度。利用这一点，生产井的产出液（如油或气）就会大大降低这种VES液体粘度，而不必添加破胶剂；此外，VES压裂液在地层盐水的稀释作用下也会自行破胶化水。降粘后的体系为表面活性剂的小分子溶液，粘度与水大致相同，易于返排而不会造成固相残留。但这种清洁压裂液的缺点是耐高温性能较差，一般只能满足80℃以下井类施工。在地层滤失严重，另外成本较高，因而也限制了其广泛应用。有些清洁压裂液短时间可抗150℃，但长时间剪切后稳定性变差。另外还存在用量大，成本高的缺陷，很难推广。因此，开发新型的低成本耐高温的清洁压裂液已势在必行。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种超分子多元共聚物型清洁压裂液，具有耐高温，安全，环保的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种超分子多元共聚物型清洁压裂液，由下述组分按质量百分比组成：

其中，R为C13-C21的直链或支链烷基，n为3-6的整数，p为2-4的整数。

作为优选，所述超分子活性聚合物由下述步骤获得：

1）称取30-45质量份的丙烯酰胺、5-10质量份的N-乙烯吡咯烷酮、1-2质量份的丙烯酸十六烷基酯、2-3质量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和0.5-1质量份的十二烷基苯磺酸钠，将上述组分加入200质量份的蒸馏水中，溶解备用；

2）称取0.1-0.2质量份的过硫酸铵，加入25质量份的蒸馏水中，溶解备用；

3）将步骤1）中配好的溶液加入反应容器中，水浴保温50℃，并搅拌；

4）将步骤2）配好的溶液慢慢滴加到反应容器中，时间控制在1小时；滴加完毕后，继续保温在50℃反应8-10小时；

5）将制备得到的产物用乙醚进行多次洗涤后，进行干燥得到黄色粉末，即为超分子活性聚合物干粉。

作为优选，所述交联剂为三乙醇胺钛酸多元醇酯交联剂。

作为优选，所述三乙醇胺钛酸多元醇酯交联剂通过如下步骤获得：

1）在200质量份的异丙醇溶剂中加入20-25质量份的山梨醇，在10-30℃下搅拌滴加2-3质量份的四氯化钛10-50分钟，在温度10-40℃下搅拌通入氨气90-200分钟，过滤除去氯化铵，滤液经蒸馏、精制得钛酸多元醇酯送螯合反应工序，脱除的异丙醇送回反应器循环使用；

2）以8-10质量份的三乙醇胺类化合物为螯合剂，搅拌下加入钛酸多元醇酯，在80-120℃下反应30-90分钟，经蒸馏、精制得三乙醇胺钛酸多元醇酯，回收异丙醇送酯化反应器循环使用。