[发明专利]一种应用于超临界CO2干法压裂的增稠剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油田化学品技术领域，涉及一种应用于超临界CO₂干法压裂的增稠剂。

背景技术

近年来，油气田开采中备受关注，根据世界研究报告指出，我国页岩气技术可采储量位居世界第一，可采资源潜力达到25万亿方，约是美国的两倍。页岩气是一种高效清洁能源，蕴藏着巨大的经济和环境效益，但是页岩气藏具有低孔隙度、 低渗透率的特征，必须经过储层改造以沟通天然裂缝才能够实现游离气、溶解气和吸附气的释放。

水力压裂是页岩气商业化开采的核心技术之一，但中国有超过60％的页岩气场位于水资源缺乏区域，水力压裂作业在国内面临种种难题。并且水力压裂由于向地层中注入大量的压裂液，对地层造成一定程度的伤害，从而影响了増油增气的效果。近年来，无水压裂由于其在压裂效果、环境友好等优势被广泛关注。主流的无水压裂技术包括液化石油气压裂和超临界二氧化碳压裂， 其中超临界二氧化碳压裂压裂具有使页岩产生黏土不易膨胀水锁对储层无伤害，造缝能力强，节约资源，可以同时实现CO₂的埋存，驱替态甲烷等优点，比普通压裂液更适合于低渗透地层的压裂改造。

目前，超临界二氧化碳压裂存在的制约问题是在地层条件下，二氧化碳黏度较低，携砂效果较差。向超临界二氧化碳中添加增稠剂提升二氧化碳粘度从而有效提高其携砂能力是解决这一问题的最直接方法。市场上向超临界二氧化碳中添加的增稠剂主要分为两种，一种是含氟聚合物，但其局限性较大，市场化产品较少；另一种为小分子不含氟聚合物，该聚合物主要为聚醋酸乙烯酯，但其使用量较大，增加施工难度及对地层造成较大的伤害。因此，研究一种的超临界 CO₂增稠剂是非常必要的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种应用于超临界CO₂干法压裂的增稠剂及其制备方法。本发明应用于超临界CO₂干法压裂的增稠剂具有增粘性能好、易溶于 CO₂流体且体系稳定、制备方法简单等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。

一种应用于超临界CO₂干法压裂的增稠剂，由以下重量份数的原料制备而成：甲苯二异氰酸酯20-30份、聚乙二醇10-15份、丙烯酸甲酯15-20份、甲基丙烯酸15-20份、苯乙烯5-10份、乙烯基苯甲酸10-15份、表面活性剂3-5份、扩链剂5-8份、催化剂1-2份、引发剂1-2份、蓖麻油40-50份。

所述表面活性剂为山梨醇聚氧乙烯醚。

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

所述扩链剂为三羟甲基丙烷。

所述引发剂为偶氮二异庚腈。

一种应用于超临界CO₂干法压裂的增稠剂的制备方法，包括按重量份数秤量原料，将甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇放入反应釜中，在惰性气体气氛条件下，搅拌转速200-300r/min，升温至 80-90℃，加入一半配方量的催化剂，反应1-2h后，加入扩链剂继续反应1-2h；再加入蓖麻油，冷却至 20-30℃后，再加入表面活性剂，搅拌5-10min，加入苯乙烯、乙烯基苯甲酸、，升温至 80-90℃，加入引发剂，进行回流反应2-3h 后蒸馏，再加入丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和剩余催化剂进行混合反应后减压蒸馏，温度100-110℃， 真空度0.05-0.08MPa，即得成品。

本发明的有益效果。

（1）本发明在合成过程中采用蓖麻油分散剂，蓖麻油能够与超临界 CO₂充分溶解，形成混相体系来提高液态 CO₂粘度；低温低压力溶解于二氧化碳并且显著提高二氧化碳的粘度( 质量分数0.5％时就能使二氧化碳粘度增加8-10倍)。

（2）本发明的制备方法简单、对设备要求低，产率高、重复性好，价格低廉，产物对环境友好兼具高效性和环保性，适合工业化大规模生产。

（3）本发明参与制备的二氧化碳压裂液携砂性能好、易返排、无水敏水锁伤害、穿透性高，无水相可有效抑制黏土膨胀，可用于CO₂压裂等页岩油气资源开采领域。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1。

应用于超临界CO₂干法压裂的增稠剂的原料按如下重量份数配制。