[发明专利]一种快速溶解高粘粉末型压裂稠化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种快速溶解高粘粉末型压裂稠化剂的制备方法，丙烯酰胺溶液加入功能性辅料在氮气的保护下依次加入改性助剂、引发剂，直至反应液被引发变粘稠，控制聚合反应的初温在5～6℃，绝热聚合4～6h；聚合升到最高温后保温2h，将所得胶体取出，切割造粒，加入稳定剂、粒状氢氧化钠混合均匀后放入75℃水浴中水解5h，再次切割造粒、烘干、加入防结块助剂、研磨、筛分得白色聚合物产品粉末。该固体粉末型压裂稠化剂溶解速度快，在2.5万矿化度盐水中溶解2min内基本实现全溶且粘度达到最高值，抗盐效果较好，与有机锆交联剂交联效果较好且能实现挑挂，能较好的满足页岩气压裂开采需求。

技术领域

本发明属于聚合物制备技术领域，具体涉及一种快速溶解高粘粉末型压裂稠化剂的制备方法。

背景技术

页岩气是指蕴藏于页岩层中的天然气，世界页岩气资源量为457万亿立方米，同常规天然气资源量相当，其中页岩气技术可采资源量为187万亿立方米。全球页岩气可采资源量排名前5位国家依次为：中国(36万亿立方米，约占20％)、美国(24万亿立方米，约占13％)、阿根廷、墨西哥和南非。中国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36万亿立方米，是常规天然气的1.6倍。

与常规天然气相比，页岩气储集层的孔隙度仅为4-5％，渗透率低，大多数页岩气井需通过压裂等增产措施提高储层倒流能力才能具有工业开采价值。压裂液是指压裂改造过程中的工作液，起传递压力、形成地层裂缝和携带支撑剂进入裂缝的作用。根据施工进程中所起作用的不同可分为前置液、携砂液与顶替液，前置液是完成循环、试压、挤压等工序后，为劈裂油层形成裂缝后注入的液体；为扩大和延伸裂缝而携带砂子进入裂缝的液体被称为携砂液；顶替液是将携砂液顶替到裂缝中，以免造成砂咔、砂堵等事故的液体。压裂液体系中应用最广泛的是水基压裂液，约占整个压裂液体系的65％，主要由水、稠化剂、交联剂、破胶剂、 pH调节剂等添加剂配制而成，这种压裂液配制简单是一种理想的压裂液。

近年来随着压裂技术的发展，其压裂用稠化剂已逐渐从天然高分子转向了水溶性高分子聚合物，后者增稠能力强、破胶效果好、残渣少，应用效果好。

随着清水使用量越来越大，特别是对于水资源缺乏的地区水源成了一大问题；其次，大量产出水的处理也给各大企业增加了负担，故许多油气田都考虑将油层产出水和压裂液返排液循环利用，从而对聚合物抗盐性(抗盐粘度)提出了严格要求；再次，因压裂施工快速作业特点，一些油气开采现场对聚合物溶解速度、不溶物含量提出了较高的要求，甚至有一剂多用的需求，即低浓度下减阻、高浓度下携砂的要求，从而对聚合物粘度、速溶性要求更为严苛了。

胶乳状聚合物产品溶解速度较快，但由于有效含量偏低且保质期较短，从而增加了运输成本并限制了其大规模应用；干粉型聚合物产品的固含量较高，其溶解过程分为渗透、扩散两个过程，但这两个过程进行的都比较缓慢，若在合成过程中分子链内部又产生了过多交联则将严重影响产品溶解速度，目前溶解速率慢还是干粉型聚合物产品普遍存在的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种2min基本全溶的快速溶解高粘粉末型压裂稠化剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速溶解高粘粉末型压裂稠化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将丙烯酰胺单体配成一定浓度的水溶液，加入功能性辅料并溶解完全；

2)将调制好的反应液降温至4～5℃并加入到聚合反应器中鼓氮气30min，在氮气的保护下依次加入改性助剂、引发剂，直至反应液被引发变粘稠，控制聚合反应的初温在5～6℃，绝热聚合4～6h；

3)聚合升到最高温后保温2h，将所得胶体取出，切割造粒，加入稳定剂、粒状氢氧化钠混合均匀后放入75℃水浴中水解5h，再次切割造粒、烘干、加入防结块助剂、研磨、筛分得白色聚合物产品粉末。

进一步地，所述步骤1)和步骤2)中各组分的重量百分比如下：