[发明专利]一种耐盐型两性离子疏水缔合聚合物的制备方法以及在压裂液上的应用

说明书

本发明提出了一种耐盐型两性离子疏水缔合聚合物的制备方法以及其在压裂液上的应用。该疏水缔合聚合物的制备方法包括(1)先由十六胺与溴代十六烷反应得到中间体二正十六胺，再由二正十六胺与甲基丙烯酰氯反应得到可聚合的疏水单体；(2)将该单体与丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸在室温下进行光引发聚合，经干燥、粉碎后，得到聚合物粉末。可直接用蒸馏水、海洋水和地层水配制成浓度为0.5％的压裂液使用，该压裂液耐温、耐盐、耐剪切性能良好，在150℃、170s^‑1的条件下，2小时后粘度能维持在50mPa.s以上。本发明制备方法具有成本低、环保性强、制作方便的特点，在油田压裂液及提高采收率中具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种油田压裂液用两性离子型疏水缔合聚合物及其制备方法和以其为稠化剂在压裂液中的应用。

背景技术

随着勘探开发的不断进行，新增地质储量中致密油气藏所占的比例越来越大，此类油藏主要采用压裂增产改造措施进行储层改造。因此，为了国内一些低渗透、超低渗透油气田开采的需求，开发高效且价格低廉的压裂液成为目前压裂的主要目标。传统的天然植物胶及其衍生物压裂液普遍存在易生物降解、水不溶物含量高、破胶不彻底、残渣含量高、地层伤害严重等问题；近年来较火的清洁压裂液具有对裂缝的伤害低、破胶后无残渣等优点，但因其较高的成本和低的耐温性难以广泛应用；化学交联聚合物压裂液具有较好的耐温性能和携砂性能，但其破胶困难且破胶后的聚合物残渣会对地层和裂缝造成一定程度的堵塞伤害。再加上内陆地区及海上作业时的淡水资源匮乏问题，有时需要用高矿化度水(海水或地层产出水)直接配制压裂液，因此，高耐盐性的压裂液是保证非常规油气勘探开发是否成功的关键因素。在这之中，疏水缔合聚合物压裂液就是一个非常重要的研究方向。

疏水缔合聚合物是指聚合物亲水链上带有少量疏水基团(摩尔分数小于等于2％)的一类聚合物。当在疏水缔合聚合物的水溶液中，疏水基团之间由于疏水作用而发生聚集，使聚合物发生缔合。疏水缔合作用是指有机分子溶于水后，水分子要保持其原有的结构而排斥有机分子的倾向，而有机分子倾向于相互聚集以减少与水的接触，形成疏水微区。疏水缔合聚合物压裂液也称物理交联聚合物压裂液，该体系通过静电、氢键和疏水缔合等物理作用，形成稳定的三维网状结构，该体系在不采用化学交联技术的情况下，具有耐温、耐盐和耐剪切性能好，水不溶物含量少，破胶后几乎无残渣等优点，受到国内外学者的广泛关注。疏水缔合型压裂液中的增稠剂是聚丙烯酰胺化学改性的产物，是一种亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，其特有的两亲分子结构使溶液具有独特的增稠、耐温和耐盐性能。

因此，结合上述疏水缔合聚合物的优点，开发出一种耐高温、耐盐、抗剪切性能优异且具有两性离子型的疏水缔合聚合物，并将其做为压裂液用的稠化剂，这是具有十分重要意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐盐型两性离子疏水缔合聚合物及其制备方法以及在压裂液上的应用，以解决现有聚合物在压裂液应用中存在的不耐盐的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种耐盐型两性离子疏水缔合聚合物，具有如下结构式：

其中，R₁₆是碳原子数为16的饱和烃链；x、y、z和m是单体摩尔比，x为70％～71.5％，y和z为14.1％～14.95％，m为0.1％～0.3％。

其中，疏水单体的合成路线按以下两步化学反应进行：

(1)中间体二正十六胺的合成：

(2)疏水单体的合成：

其中，R₁₆为碳原子数16的饱和烃链。

该疏水单体的具体制备方法，包括以下步骤：