[发明专利]一种页岩气压裂液用多糖改性抗盐降阻剂及其制备方法

说明书

本发明涉及降阻剂的制备，具体说是一种页岩气压裂液用多糖改性抗盐降阻剂及其制备方法。抗盐降阻剂为粘均分子量为700万‑1800万的共聚物，共聚物结构中单体以重量份数计，丙烯酰胺：水解丙烯酰胺或丙烯酸：改性多糖：单元B＝45～89：5～20：1～5：5～30。本发明通过对几种生物多糖进行结构修饰改性，引入双键基团，成为新型可聚合的抗盐单体，并按一定配比与丙烯酰胺等单体共聚，形成分子量高，更稳定的聚合物，兼具两者的优良性能，形成抗盐、耐高温的新型聚丙烯酰胺共聚物，特别适合高矿化度水压裂工艺。

技术领域

本发明涉及降阻剂的制备，具体说是一种页岩气压裂液用多糖改性抗盐降阻剂及其制备方法。

背景技术

当前，伴随全球常规油气产量稳产，随着需求的增长，以致密油、页岩油气为代表的非常规油气勘探开发异军突起，世界石油工业在经历了长达一个半世纪的常规油气阶段后，开始迈入常规与非常规油气开发并重的转折点。压裂是对页岩气井改造增产的重要手段，降阻剂作为压裂液的重要添加剂，起着至关重要的作用。

目前，随着浅层油气资源的枯竭，油气藏的勘探开发逐步转向深部地层，非常规气藏压裂返排液中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和总矿化度很高，对降阻水体系的性能有很大的影响，对降阻剂的性能提出了更高要求：(1)较高的降阻率；(2)、较高的耐盐性：目前降阻剂一般要求10万盐水(1000g去离子水，28g氯化钙，72g氯化钠)，511s^-1剪切条件下，粘度指标符合要求；(3)、较高耐温性；(4)、低成本、无毒无害，排放满足环保要求。

目前，国内外压裂使用的降阻剂主要以部分水解聚丙酰胺(HPAM)为主，分为固体和反相乳液聚合制备的乳液型降阻剂。但高温高盐油藏使得部分水解聚丙烯酰胺类常规线性聚合物的应用面临着诸多问题：随着高矿化度水中无机盐的增加，聚合物分子链之间电荷屏蔽作用增强，分子链易卷曲，溶液表观粘度降低很多；该类聚合物在高温、高盐条件下会发生水解，同时溶液中的溶解氧的复合作用，也会引起聚合物主链断裂降解，使溶液粘度大幅下降，导致性能削弱甚至完全失效。针对以上不足，采用一些提高抗盐性的磺酸基单体：AMPS、乙烯磺酸钠、丙烯基磺酸钠、乙烯基苯磺酸；环状结构的单体：N-乙烯基吡咯烷酮、N-烯丙基咪唑、丙烯酰吗啉等进行改性；采用疏水单体改性；引入适量交联剂合成具有低交联度的聚合物，但这些改性降阻剂仍满足不了高矿化度返排液的配置要求，因此研制新型抗盐降阻剂，实现非常规压裂返排液的重复利用，进而提高采收率，具有迫切的现实需求和良好的应用前景。

目前现有技术中，采用磺酸基抗盐单体，由于抗盐单体竞聚率低，与丙烯酰胺单体共聚后，聚合物分子量远低于聚丙酰胺均聚物，而作为降阻剂的聚合物，只有较高分子量才能满足降阻要求，抗盐型的提升在一定程度上抵消了分子量的降低，实际上降阻率和耐盐性并未得到明显改善。

近年来，以黄原胶为代表的多糖类聚合物引起了广泛关注，由于其独特的螺旋式空间结构和分子结构，耐高温、高盐且抗剪切性能好。黄原胶溶液在多种盐存在时，具有良好的相容性和稳定性。它可在质量分数为10％KCl、10％CaCl₂、5％Na₂CO₃溶液中长期存放(25℃、90d)，粘度几乎保持不变。多糖类聚合物普遍具有物理、化学性质稳定、耐酸碱、抗温、抗钙镁、机械稳定性高等特点。由于黄原胶类多糖大分子的主、侧链上含有大量的羟基、羧基、缩酮等活性基团，目前研究主要集中在引发剂、高能辐射等作用下，与一些性质特殊的聚合单体生成接枝共聚物，使黄原胶的性能得到体现。

但文件1—5中记载为多糖类组分与聚丙烯酰胺复配，只是单纯的混合，或是通过氢键等分子间作用缔合，形成所谓的接枝共聚物，发挥了一定的协同效应，但很难使特殊结构的多糖和丙烯酰胺类单体实现有效聚合，最大程度发挥其抗盐、耐温等功能，绝大多数只是物理混合。同时多糖类组分用量大，成本高，溶解和加工困难，很难在页岩气压裂上得到应用。