[发明专利]一体化自交联乳液型压裂液增稠剂、其制备方法及应用

说明书

一种一体化自交联乳液型压裂液增稠剂、其制备方法及应用，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂按质量百分比计，包括如下各原料组合物：油溶性溶剂35～50％；去离子水26～30％；增粘单体12～15％；改性单体5～8％；阴离子乳化活性单体2～3％；阳离子季铵盐型单体2～3％；阴离子乳化剂0.5～1％；非离子乳化剂2.5～4％。本发明的产品环保低耗，使用方便，具有超快速溶性、优异的耐盐和耐温能力、溶解后自交联性、自交联后具有优异的耐剪切性和高温高砂比悬砂性、有利于环境保护和储层保护、满足降阻携砂一体化应用的特点。

技术领域

本发明涉及油田化学品中的压裂液增稠剂，属于压裂增产技术领域，更具体地涉及一体化自交联乳液型压裂液增稠剂、原料组合物、其制备方法及应用。

背景技术

压裂的目的是在地层中形成具有导流能力的裂缝，采用的压裂液在很大程度上决定了压裂效果。同时对压裂液的粘度有一定的要求，使其在压裂后能成为低粘度的流体而容易返排，以避免对地层中的油气层造成损坏。

目前采用的压裂液包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、增能压裂液和干法压裂液等，其中水基压裂液具有成本低、安全性较高等优点，目前使用最为广泛。国内水基压裂液占整个压裂液体系的90％以上。压裂液增稠剂是水基压裂液中最主要的添加剂，其发展经历了半个世纪，但是性能更好的压裂液增稠剂一直是国内外学者的发展方向。随着石油开采技术的不断发展和开采难度的增加，如在高温深井、高矿化度水等环境中，对压裂液增稠剂提出了更新更高的要求。目前使用的增稠剂原料有植物胶及其衍生物、粘弹性表面活性剂、合成聚合物等。与天然聚合物相比，合成聚合物具有增稠能力强、破胶性能好、残渣少等特点。传统的合成聚合物增稠剂缺点是耐温耐盐性差、剪切稳定性差，为了使聚合物类压裂液性能提高，主要方法是引入疏水缔合单体，增加聚合物增稠剂分子内主链的分子刚性，同时使分子间产生一定强度的缔合作用以增强网状结构，故可提高耐温耐盐和耐剪切性能。合成聚合物增稠剂成为近年来国内外科研人员的科研新课题和热门研究方向。

传统的合成聚合物类压裂液增稠剂以固体粉末状为主，由于粉末状聚合物在使用时配制溶液溶解速度慢，即使速溶产品也需要一定的溶解时间，在配制基液时不仅增加工作量导致使用不方便和成本增加，而且会使产品剪切降解，影响产品的使用效果。同时，施工过程中还需使用交联剂进行交联以携砂，交联效果不稳定可控性差，导致砂比偏低携砂量不足，造成增产效果不理想甚至变差。同时，粉末状聚合物由于其速溶性慢和交联要求等自身性能限制，无法较好地满足低浓度降阻和高浓度携砂的一体化操作。另外，常规聚丙烯酰胺乳液等乳液型压裂液增稠剂，通常配制低浓度滑溜水使用，砂比低砂量少，交联条件苛刻难以配制携砂液。因此，研发既满足降阻携砂一体化，又无需交联剂交联的新型反相乳液聚合方法合成的乳液型压裂液增稠剂作为一种创新性研究格外受到重视。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一体化自交联乳液型压裂液增稠剂及其制备方法，以期至少部分地解决上述现有技术中存在的相关技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种一体化自交联乳液型压裂液增稠剂原料组合物，其特征在于，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂原料组合物按质量百分比计，包括如下各原料组分：油溶性溶剂35～50％；去离子水26～30％；增粘单体12～15％；改性单体5～8％；阴离子乳化活性单体2～3％；阳离子季铵盐型单体2～3％；阴离子乳化剂0.5～1％；非离子乳化剂2.5～4％。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种一体化自交联乳液型压裂液增稠剂的制备方法，其特征在于，所述一体化自交联乳液型压裂液增稠剂通过如上所述的一体化自交联乳液型压裂液增稠剂原料组合物来制备；所述制备方法包括如下步骤：

(1)保持反应容器内温度30～40℃，在反应容器中加入配方量的去离子水，再依次加入配方量的增粘单体、改性单体、阴离子乳化活性单体和阳离子季铵盐型单体，充分分散，使单体完全溶解；