[发明专利]清洁压裂液增稠剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于常规油气藏及非常规油气藏压裂技术领域，特别涉及一种清洁压裂液增稠剂及其制备方法。

背景技术

压裂增产技术是油气藏开采过程中最有效的增产措施技术之一，目前压裂使用的增稠剂主要是植物胶及其衍生物，存在水溶解速度慢、不溶物含量高、破胶后残渣多且对储层有伤害等问题。另外，传统的压裂工艺存在着准备时间长、残液排放污染环境等问题，尤其是准备与施工分两步先后进行，不能实现二者实时匹配，经常造成施工被动和压裂液浪费。

目前，国内研究低伤害聚合物压裂液体系已经起步，但尚未找到一种具有高的剪切性、强的抑制性、高的黏度、良好的携砂性、破胶后无残渣等优点的环保性聚合物增稠剂。使增稠剂热稳定性较差，不能保持粘土稳定，使造出的裂缝不能达到所需要的宽度和深度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清洁压裂液的增稠剂及其制备方法，采用该方法所制备的清洁压裂液增稠剂具有抗剪切性好、粘度高、携砂性好等优点，并且该清洁压裂液增稠剂配液时间短，增稠剂分散性好、溶胀速度快，可以实现边配液边施工。

为了实现上述目的，本发明所述清洁压裂液增稠剂，由以下重量百分比的原料制成：

该清洁压裂液增稠剂的制备方法包括下述主要步骤：

(1)配置混合反应液：将上述重量百分比的原料混合，其中，水为溶剂，经搅拌，使其它各组分完全溶解于水中；

(2)调整溶液的pH值至pH＝8-9，溶液温度控制在10-15℃，氮气保护下加入引发剂引发产生自由基；

(3)将温度升高至室温，用微波法500W加热2-3分钟将其混合均匀，然后取出，密闭状态下(即隔绝空气)，升温至60℃，并保温4小时，所得聚合物为凝胶块状；

(4)将步骤(3)中得到的聚合物进行提纯、烘干、造粒，粉碎，即得到清洁压裂液增稠剂。

优选地，所述步骤(2)中用氢氧化钠溶液调节混合反应液pH＝8-9(即混合反应液呈弱碱性)。

优选地，所述步骤(2)中氮气保护为通入氮气30min。

优选地，所述步骤(2)中引发剂引发时间为15-20min。

在聚合过程中，所述引发剂包括偶氮类和氧化-还原体系两类引发剂。其中，偶氮类引发剂选用偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁腈中至少一种；氧化-还原体系中氧化剂选择过硫酸铵、过硫酸钾中至少一种，而还原剂则选择甲醛合次硫酸氢钠、亚硫酸氢钠中至少一种。

所述引发剂用量为每升混合反应液中加入0.1-0.3g引发剂。

在步骤(2)的引发过程中，加入引发剂15-20min后，如果看到温度升高，则说明引发成功，产生了自由基，可以继续步骤(3)的反应，否则需要加入引发剂重新引发。

上述制备的清洁压裂液增稠剂所用原料，包括：甲基丙烯酰胺(AAM)、2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸盐(AMPS)、苯乙烯(ST)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、苯乙烯磺酸钠(BNS)和N-乙烯基-吡咯烷酮(NVP)。

相关单体结构如下：

本发明所述制备方法所得到的清洁压裂液增稠剂为白色粉末。

所述增稠剂在清洁压裂液中的质量浓度为0.3％-1％时，水力压裂效果最好，可作为压裂液核心添加剂使用，不仅可以提高产量、节约成本，且可以满足现场连续混配的施工要求，达到增产目的。

目前对压裂液技术的评价，主要评价其粘弹性是否满足压裂施工需要。一般来说，当清洁压裂液悬砂后的粘度达到25mPa·s时，即为具有优异的悬浮和携砂能力。而该清洁压裂液增稠剂在压裂液中质量浓度为0.5％时，室温粘度为10-20mPa·s；高速搅拌(5000转/分)120min后，室温粘度33-36mPa·s；当温度100℃以上，剪切120min时，产品粘度为50-70mPa·s。

因此，与现有技术相比，该清洁压裂液增稠剂具有抗剪切性好、粘度高、携砂性好的优点，并且该清洁压裂液增稠剂配液时间短，增稠剂分散性好、溶胀速度快，可以实现边配液边施工。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

本发明具体实施的技术方案是：

实施例1