[发明专利]一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物、制备方法及乳液型水基压裂液减阻剂

说明书

本发明公开了一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物、制备方法及乳液型水基压裂液减阻剂，该多元共聚物含有式I～式IV所示的四种结构单元；制备方法包括：1)将有机溶剂与乳化剂混合得油相；将反应单体加入水中制成水溶液，用氢氧化钠调节pH为7.0～7.5得水相；反应单体为丙烯酰胺、丙烯酸、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸和双烯丙基聚醚；2)将水相加入油相中搅拌使其乳化，加入引发剂进行聚合，即得。该多元共聚物作为减阻剂使用时，质量浓度为0.06％～0.15％，表观粘度为6～21mPa.s，减阻率≥65％，具有良好的减阻性能；同时初始表观粘度大，破胶速度加快，具有优异的破胶性能。

技术领域

本发明属于油气田减阻压裂液技术领域，具体涉及一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物及其制备方法，同时还涉及一种采用该丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的乳液型水基压裂液减阻剂。

背景技术

随着非常规油气资源开采热潮的掀起，水力压裂作为油气增产技术措施己越来越显示出重要性，适用于开采低渗透非常规储层的减阻水压裂技术(在清水中加入少量减阻剂和一些添加剂等作为工作液，施工时并加入少量支撑剂的压裂作业)日益得到了推广，因此，滑溜水压裂液中添加剂的使用，特别是减阻剂的应用与需求也越来越多。

目前市场上的减阻剂产品多为阳离子、非离子性聚丙烯酰胺固体粉末或乳液。阳离子或非离子聚丙烯酰胺固体粉末或乳液不耐硬水；由于分子结构的限制，在高速剪切下分子链会发生降解，在现场压裂工况条件下，不能体现出较好的减阻性能；同时，阳离子或非离子聚合物易被地层吸附，在水中有杂质的情况下容易产生絮凝作用。此类聚丙烯酰胺聚合物在地层中不易降解，会对地层造成永久伤害。所以此类产品不适合于现场压裂作业。

现有技术中，一些含有磺酸基、羧基等亲水性基团和庞大侧基的乙烯基聚合单体被用来与丙烯酰胺进行共聚改性，以提高减阻剂的使用性能。但是，现有的减阻剂聚合物线性结构的主链上，结构单元多为-C-C-，具有较强的刚性，在溶液中不易舒展，摩阻损失较大，减阻效果还不能满足使用的要求。如CN105037621A公开了一种改性卤水减阻剂，所述卤水减阻剂为聚(丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸-衣康酸)，其结构式为：

其中，m、n、p为非零的自然数，分子量在3×10⁶以上。制备方法是将非离子单体、耐温耐盐单体、阳离子单体在氧化还原引发体系中进行水溶液聚合，得改性卤水减阻剂；所述的非离子单体为丙烯酰胺，所述的耐温耐盐单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，所述的阴离子单体为衣康酸；采用过硫酸钾/亚硫酸氢钠作为氧化还原引发剂，优选的反应条件为，在40-60℃温度反应3-6h；聚合反应完成后，将反应液于密封条件下静置24-30小时，使聚合产物稳定成型，不溶杂质和未反应的单体分层析出。该卤水减阻剂具有很好的抗盐性能和较好的耐温性能，合成简单；但是，其减阻率最大只达到36.8％，还不能满足低渗透非常规储层的减阻水压裂的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物，作为减阻剂具有良好的减阻性能。

本发明的第二个目的是提供一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种采用上述丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物的乳液型水基压裂液减阻剂。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种丙烯酰胺/丙烯酸钠多元共聚物，该多元共聚物含有式I～式IV所示的四种结构单元：

式IV中，EO为-OCH₂CH₂-(环氧乙基)，PO为-OCH(CH₃)CH₂-(环氧丙基)；0≤x<55，0≤y≤10，0≤z≤16，x、y、z不同时为0。