[发明专利]一种抗剪耐盐压裂液稠化剂

说明书

本发明公开了一种抗剪耐盐压裂液稠化剂，该稠化剂由原料单体丙烯酰胺和单体A在溶剂去离子水中，交联剂N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺和引发剂作用条件下，进行聚合反应制成；单体A是丙烯酰甘氨酰胺、丙烯酰基甘氨酸或乙烯基胍胺中的一种。引发剂是过硫酸铵或2‑羟基‑2‑甲基丙苯酮。该稠化剂是由丙烯酰胺和单体A在加热温度40～50℃条件下或者紫外灯照射引发条件下，发生聚合反应制成的胶体状稠化剂。本发明的稠化剂通过引入可逆的多重氢键超分子结构形成的稳定网络结构，有效对抗高速剪切对体系结构的永久破坏，同时提升了稠化剂对盐的耐受性能。

技术领域

本发明属于油田化学技术领域，具体地说，涉及一种抗剪耐盐压裂液稠化剂。

背景技术

随着全球对石油和天然气需求的日益增长以及油气勘探开发水平的不断提高，非常规油气储层己经成为勘探开发的主要目标和技术攻关对象。大型水力压裂技术是实现非常规油气商业化开采的一项重要技术措施，与常规油藏相比，用于改造致密储层的压裂液需在更高的泵送速率下注入，以最大化控制储层体积，这就要求压裂液体系必须具有更稳定的网络以保持足够的黏度以抵抗泵送过程中的极端剪切破坏。而现有的压裂液体系常采用提高稠化剂浓度或者引入金属交联剂的方式来提高压裂液剪切稳定性；但过高的稠化剂浓度和金属交联剂使用，会带来破胶难、对储层伤害大等问题。同时，我国淡水资源日益紧张，为了减少环境污染和水资源浪费，降低用水成本，目前常利用重复利用产出水配制压裂液体系，但产出水矿化度较高，对高耐盐压裂液体系的需求也越来越迫切，已成为目前压裂液技术的研究重点。

现有常规的交联压裂液在高速剪切条件下，交联配位键会出现断裂，使得压裂液黏度出现下降，携砂能力降低。同时，当处于高矿化度条件下时，大量盐离子的存在会使稠化剂分子链上的官能团发生屏蔽，使得分子链发生卷曲，从而造成网络结构的坍塌，使得粘度大幅度下降。因此，压裂液普遍存在抗剪切性和耐盐性差的问题。现有技术文献报道中主要是通过引入疏水缔合作用来改善交联压裂液的性能，但是压裂液的抗剪切和耐盐性能依然需要进一步提高才能满足某些特定的压裂要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有交联压裂液体系存在的抗剪切和耐盐性差的问题，提供一种抗剪耐盐的压裂液稠化剂。

本发明提供的抗剪耐盐压裂液稠化剂由原料单体丙烯酰胺和单体A在溶剂去离子水中，交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂存在条件下，引发聚合反应制成。所述单体A是丙烯酰甘氨酰胺、丙烯酰基甘氨酸或乙烯基胍胺中的一种。

所述引发剂采用过硫酸铵或2-羟基-2-甲基丙苯酮。

当引发剂采用过硫酸铵时，原料组分还包括催化剂四甲基乙二胺，各原料组分的用量配比如下：

丙烯酰胺质量占原料总质量的1.0-2.0％，单体A质量占原料总质量的1.1-2.0％，原料总质量是丙烯酰胺、单体A、交联剂、引发剂、催化剂以及去离子水的总质量。交联剂、引发剂、催化剂各自质量分别占丙烯酰胺和单体A总质量的0.45-0.55％、0.3-0.55％、0.5-0.7％。

优选的一种稠化剂配比是：稠化剂由原料组分丙烯酰胺、丙烯酰甘氨酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺、去离子水制成；其中，丙烯酰胺质量和丙烯酰甘氨酰胺质量均占所有原料总质量的1.5％；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺各自质量均占丙烯酰胺和丙烯酰甘氨酰胺总质量的0.5％。

对应的稠化剂的制备方法是：在反应釜内将丙烯酰胺和单体A溶于去离子水中，然后加入交联剂和引发剂，搅拌溶解后向反应釜通氮气20-30min，然后停止通氮气并加入催化剂，搅拌5～8min，搅拌完后将反应釜温度提高到40～50℃，继续搅拌反应12～25h，得到胶体状稠化剂。

当引发剂采用2-羟基-2-甲基丙苯酮时，各原料组分的用量配比如下：