[发明专利]一种聚合物酸性交联剂及其制备方法

说明书

一种聚合物酸性交联剂：由以下重量百分比原料组成：络合剂20％～30％、核壳结构的纳米颗粒0.1‑5％、锆化合物5％～10％、稳定剂1％～3％、缓蚀剂3％～5％、余量为去离子水；所述核壳结构的纳米颗粒以负载过硫化物的无定型氧化铝为核，低聚壳聚糖作为壳材料，所述纳米颗粒的粒径为50‑500nm。该交联剂中显著改善锆系交联剂破胶后残渣较多的问题，显著提高返排率，明显降低对储层的伤害。

技术领域

本发明涉及低渗透油田压裂施工液体技术领域，具体涉及一种用于酸性压裂的交联剂及 其制备方法。

背景技术

瓜尔胶压裂液体系具有水不溶物较低、粘度高，抗温抗剪切性好、携砂能力强，能满足 不同井深和不同规模的压裂施工，开发后迅速得到了推广应用。但随着油田的进一步勘探开 发，地层物性越来越复杂，低压、低渗特点越来越突出，特别是碎屑岩气藏，非均质强，粘 土矿物含量高，压力系数低，返排困难，对压裂工艺和压裂液的要求越来越高，压裂液应具 有更低的伤害性能，在完成加砂施工的同时，应能快速地返排，尽可能地降低压裂液对地层 的伤害。

酸性环境能有效地抑制粘土矿物的膨胀和运移，入井液体与地层形成沉淀的潜在伤害也 大大减小，且酸性环境下易配套非离子和阴离子添加剂体系，可减少地层岩石吸附，提高添 加剂的有效使用浓度和应用效果，改变地层润湿性趋势也大大减小，是低伤害压裂液体系发 展的趋势。

实践表明，酸性的CO₂泡沫压裂可大幅度减少入地液量，减少储层伤害；并能利用CO₂气体膨胀增能助排，减少入井液体在地层内的滞留及滞留时间，提高液体返排率，提高改造 效果。

现有技术中存在硼系、钛系和锆系交联剂，硼系交联剂作用于胍胶等非离子型半乳甘露 聚糖及其衍生物，形成的冻胶可耐温50-70℃，且形成的硼冻胶黏弹性好、悬砂黏度高、交 联比及范围宽，仅仅适用于中性或碱性条件下的交联体系，且耐高温型较差，仅适用于3000 米以下的中浅井。钛系及锆系交联剂用量较少、摩阻低、延迟交联时间较长，耐高温和抗剪 切性能较好，钛系和锆系交联剂与稠化剂形成的冻胶十分稳定，因此在高温深井施工中具有 较大的优势，但是其破胶不彻底，施工后对储层伤害大，返排率低，压裂施工后产量低。

瓜尔胶系列增稠剂由于其本身的分子结构，使得交联后的瓜尔胶凝胶在酸性环境下易水 解，粘度很快地降低，影响压裂液性能；尽管瓜尔胶系列增稠剂碱性条件下使用硼系交联性 能好，能满足不同井深和施工规模的压裂，但在酸性环境下通常使用锆基或钛基交联剂，但 是锆基或钛基交联剂存在瓜尔胶压裂液破胶后残渣含量较高，返排不彻底的问题，上述原因 极大地局限了瓜尔胶系列在酸性环境下的应用。因此有必要开发一种聚合物酸性交联剂。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种破胶残渣少，返排彻底的聚合物酸性交联剂及其制备方法， 其可改善聚合物酸性交联压裂液的性能。具体而言，本发明通过在交联剂组合物中添加负载 过硫化物的具有核壳结构的纳米颗粒，从而显著改善锆系交联剂破胶后残渣较多的问题，显 著提高返排率，明显降低对储层的伤害。

本发明所述具有核壳结构的纳米颗粒的核由具有高比表面积的无定型氧化铝组成，其中 负载了具有破胶能力的过硫化物，外层包括可缓慢溶解于酸液的低聚壳聚糖，在制备过程中 加入的阳离子表面活性剂可以减缓低聚壳聚糖的水解。在酸化压裂开始阶段，所述纳米颗粒 随着交联发生均匀分散于冻胶中，且外壳层的低聚壳聚糖分子中自带的游离氨基和羟基可以 与稠化剂分子之间形成氢键，有助于其均匀分散于冻胶中，并可在一定程度上增强交联效果。 待进冻胶入储层后，酸液缓慢侵蚀溶解低聚壳聚糖，释放出负载过硫化物的无定型氧化铝， 无定型氧化铝也会在酸液中缓慢溶解，这一过程中会释放出过硫化物对冻胶产生破胶作用， 另一方面无定型氧化铝被酸溶解，从而避免了氧化铝堆积裂缝中造成储层伤害。