CN106433602B - 一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法，其组分为：N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺MBA 5％～6％，基础功能单体15％～18％，特殊功能单体3％～5％，阳离子可聚合双亲单体2％～3％，调节剂3％～5％，离子活化剂5％～10％，溶解促进剂2％～4％，引发剂为0.08％～0.15％，其余为去离子水；其制备方法是向反应釜中加入以上组分进行水溶液多元共聚，并经过一定的后处理工艺制得聚合物产品。本发明具有良好的增黏能力，其溶液粘弹性和耐温耐剪切性能优良；该聚合物用做N₂和CO₂泡沫压裂液稠化剂后，具有优良的起泡性能和泡沫稳定性；泡沫液本身不需要与高价金属交联剂作用，并且大大降低了水敏、水锁伤害及稠化剂带来的不溶物残渣伤害，能够大幅度提高压裂施工效果。

Description

一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及超分子化学及油田化学品技术领域，尤其涉及压裂增产措施用的一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法。

背景技术

在我国已探明油气资源中，低渗透油气资源占有较大的比例，这类油气田的开发对我国石油工业今后的持续稳定发展有着十分重要的意义，对其进行开发和增产往往需要借用酸化压裂技术，然而，在进行水力压裂开发过程中容易出现滤失、地层伤害、水锁、返排等诸多问题。泡沫压裂液作为一种新型压裂液体系，由于其气体内相的存在，大大降低了压裂液的入井水量，从而大幅度降低常规水基压裂液引起的地层伤害，特别是对水敏、水锁储层更是如此。此类储层改造液具有对地层伤害低、返排率高、携砂性能好、低滤失等优点，所以特别适合低压、低渗、易水锁、水敏地层的压裂改造，并成为近年来许多作业服务公司研究发展的重点。

泡沫压裂在国际上已有30多年的发展历史,国外60年代开始进行泡沫压裂，70年代～80年代泡沫压裂技术逐渐成熟。目前，国内外应用较普遍的是N₂和CO₂泡沫压裂液体系(尤以CO₂泡沫压裂液体系居多)，此类泡沫压裂液体系的稠化剂以天然聚合物胍胶为主导，虽然可以满足施工要求，但没有解决液体的生物稳定性、破胶后残渣对储层的伤害问题和摩阻问题，同时受交联技术的影响也很大。

针对植物胶稠化剂残渣含量高的缺点，国外研发出能减少储层伤害和有效降低摩阻的VES表面活性剂稠化剂，并于2006年在美国怀俄明州Park县首次应用于VES-CO₂泡沫压裂，此次压裂目的层为纯砂岩储层，深2454m、温度为71℃，施工加砂33.1t，压裂增产效果良好，很好地验证了VES表面活性剂稠化剂用于泡沫压裂液的可行性，也证实了VES-CO₂泡沫压裂液在携砂、储层损害、返排等方面的突出优势。这种稠化剂的问世，迅速引起国内外油田的关注，掀起了对表面活性剂稠化剂的研究和应用热潮，但是这种稠化剂仍然存在几个主要问题：1、稠化剂耐温能力差，在高温井段无法发挥出应有的使用效果；2、稠化剂用量大、成本太高，每立方米成本普遍超过2000人民币；3、破胶被动，需要通过油气的破坏作用和地层水的稀释作用才能被动地进行破胶。因此VES压裂液稠化剂的研究也出现了瓶颈，这使得目前这项“革命性”的新技术出现了在国外推广并不迅速，在国内基本停滞的局面。

因此，采用常规胍胶聚合物稠化剂和VES表面活性剂稠化剂应用于泡沫压裂液，目前都存在一定的不足，并未达到泡沫压裂液理想的使用效果，新一代泡沫压裂液用稠化剂的研究和发展也最终成为泡沫压裂液技术进步的必然趋势和重要途径。

针对胍胶和VES类压裂液稠化剂的优缺点，研究的重点又集中到了低成本、耐温抗剪切(非VES压裂液稠化剂)、低摩阻、低残渣(非胍胶稠化剂)等四个主要性能上来，特别是用于CO₂泡沫压裂液的稠化剂，与CO₂饱和水溶液的兼容性更是不可忽视的，由此促使了对新一代清洁泡沫压裂液用稠化剂的研究，但目前国内外还很少有关于此类稠化剂相关的文献公布，即便有少量成果公开，也都仅限于室内合成的小样品，并未进行扩大化生产和现场应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是为了克服现有压裂液稠化剂(传统胍胶和VES)的不足，提供一种清洁泡沫压裂液用稠化剂及其制备方法。在VES压裂液粘弹性理论的思路指导下，本发明以水溶性多元聚合物研究的基础，结合超分子结构流体理论，通过基础功能单体、特殊基团单体优选→分子设计→合成条件优化→性能评价→分子结构调整→性能评价→产品中试→扩大化生产等过程，制得了一种适用pH值范围广，具备良好增黏能力、泡沫稳定性、耐高温性能、耐剪切性能以及携砂性能，并且残渣含量极少的清洁泡沫压裂液用稠化剂工业产品。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种清洁泡沫压裂液用稠化剂，其配方及重量百分比含量如下：

N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA，5％～6％；

基础功能单体，16％～18％；

特殊功能单体，3％～5％；

阳离子可聚合双亲单体，2％～3％；

调节剂，3％～5％；

离子活化剂，5％～10％；

溶解促进剂，2％～4％；

引发剂，0.08％～0.15％；

其余为去离子水；

上述所有组分之和为100％；

按照所述组分制得一种清洁泡沫压裂液用稠化剂，其分子代表结构式如下所示：

其中，X、Y、Z、m、n、p、q、a、b为分子的聚合度，取0～1500内的整数。

一种清洁泡沫压裂液用稠化剂的制备方法，其步骤如下：

(1)反应物前处理

在高温高压反应釜中，将一定比例的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、基础功能单体、特殊功能单体、阳离子可聚合双亲单体、离子活化剂、溶解促进剂溶于去离子水，并从釜底通入氮气，控制气流大小使溶液液面翻滚，当溶液中固体溶解完全并混合均匀后，由反应釜顶部加料口向溶液中加入调节剂调节体系pH至8～9，待pH值达标后，调节氮气流量至液面冒出少量气泡为止，持续通入2h～3h以除去体系中的溶解氧；

在加料罐中，将一定比例的引发剂组分加入到一定量的去离子水中，加入后引发剂组分占去离子水总用量的2％，溶解完全并搅拌均匀，制得引发剂水溶液，现制现用；

(2)水溶液多元共聚

开启反应釜加热装置，使反应物温度升高到30℃～35℃，打开加料罐阀门，向反应体系中缓慢加入引发剂溶液，持续通入氮气至体系黏度有明显上升时停止，此时升高反应釜温度至50℃～55℃，使体系进行水溶液多元共聚反应2h～5h，待反应釜中溶液形成白色透明胶体，调节反应釜温度至70℃～80℃，恒温8h～12h后得到胶体状粗产物。

(3)粗产物后处理

高效分散剂的制备：按1：1或1：2的比例将煤油和水倒入容器中，并加入乳化剂，在25℃下搅拌1h～2h，使其充分乳化，制得高效分散剂；

造粒：对胶体粗产物进行造粒，并在造粒的过程中加入高效分散剂，防止胶粒结块成团；

干燥：设置流化床前段温度90℃～110℃，后段温度70℃～80℃，将胶粒通过流化床烘干，并静置冷却；

粉碎：冷却后的胶粒通过气流粉碎机粉碎，筛取60目～80目的稠化剂粉末，即得清洁泡沫压裂液用稠化剂成品。

进一步的，所述的清洁泡沫压裂液用稠化剂制备方法步骤(1)中，所述的基础功能单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺中的一种，优选为丙烯酰胺。

进一步的，所述的特殊功能单体为N-乙烯基吡咯烷酮NVP或N,N-乙烯基己内酰胺，可以为分子的合成提供特殊官能团，提高稠化剂耐酸性。

进一步的，所述的阳离子可聚合双亲单体为二甲基二烯丙基氯化铵、n烷基二甲基烯丙基氯化铵，其中n为12、14、16、18，优选值为16和18，最优选值为16。

进一步的，所述的离子活化剂为KCl、NaCl、NH₄Cl中的一种或按1:1混合的两种，优选为KCl；所述的溶解促进剂为尿素、乙酰胺、水杨酸钠中的一种。

进一步的，所述的调节剂为Na₂CO₃或NaHCO₃。

进一步的，所述的引发剂为过硼酸钠/亚硫酸氢钠氧化还原体系、过氧化苯甲酰/N，N-二乙基苯胺氧化还原体系、过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰中的一种，其中氧化还原体系引发剂的用量为0.08％～0.1％，其它引发剂的用量为0.1％～0.15％。

进一步的，所述的一种清洁泡沫压裂液用稠化剂的制备方法步骤(3)中高效分散剂的制备中，所述的乳化剂为聚乙二醇、OP-10、司盘80中的一种，所述乳化剂的加量为4％～5％；所述的稠化剂制备方法步骤(3)中造粒过程中，所述的高效分散剂加量为造粒量的0.1％～0.3％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用水溶性多元聚合物研究和超分子结构流体理论为指导，研发出新一代聚合物类稠化剂，并制定出成熟的产品制备方法及生产工艺路线；

(2)稠化剂可在pH为5～9的水溶液中溶胀，并且溶胀速度和基液粘度受pH值的影响较小；

(3)稠化剂具有优良的增黏能力，使用量低，溶于水后形成具有优良粘弹性的超分子结构流体，实现液体粘弹性携砂，这是对VES粘弹性理论的全新升级，而且完全不同于通过交联手段形成的只能依靠高粘度来满足携砂性能冻胶的胍胶稠化剂；

(4)稠化剂可与N₂或CO₂及相关添加剂混配形成清洁的N₂/CO₂泡沫压裂液，具有起泡率高、泡沫稳定性强、耐温耐剪切性能强的特点；

(5)采用本发明的稠化剂形成的泡沫压裂液不需要与高价金属交联剂作用，并且大大降低了水敏、水锁伤害及稠化剂带来的不溶物残渣伤害，能够大幅度提高压裂施工效果；

(6)利用本方案的稠化剂配制清洁的N₂/CO₂泡沫压裂液进行现场压裂施工，在低压、能量枯竭地层取得了良好的增产效果，该项技术在国内属首创并且达到国际先进水平。

附图说明

图1为本发明提供的稠化剂分子的红外谱图；

图2为本发明提供的稠化剂与N₂/CO₂混配后制备的泡沫压裂液展示；

图3为本发明提供的稠化剂(0.5％)泡沫液的耐温耐剪切性能测试曲线；

图4为本发明提供的稠化剂用于清洁N₂泡沫压裂液的某井压裂施工曲线；

图5为本发明提供的稠化剂用于清洁CO₂泡沫压裂液的某井压裂施工曲线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有清楚的理解，现对照附图和实施例，对本发明做详细说明。

若未特别指出，实施例中涉及到的百分号“％”均为质量百分比。

若未特别指出，实施例中涉及到的化学用品均为工业级用品，并可从常规手段获得。

实施例1、

本发明提供的一种清洁泡沫压裂液用稠化剂的制备方案1如下：

(1)反应物前处理

在加料罐中，将过氧化苯甲酰加入到去离子水中，其比例为总去离子水用量的2％，溶解完全并搅拌均匀，制得引发剂水溶液(现制现用)。

在高温高压反应釜中加入去离子水，将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、NH4Cl、乙酰胺加入反应釜，使其溶于去离子水，并从釜底通入氮气，控制气流大小使溶液液面翻滚，当溶液中固体完全溶解、混合均匀后，由反应釜顶部加料口向溶液中加入Na₂CO₃调节体系pH值，测试为pH值为8.5，调节氮气流量至液面冒出少量气泡为止，持续通入3h以除去体系中的溶解氧。

在上述反应体系中，以反应总体系质量为100％，其中，丙烯酰胺占总质量的16％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占总质量的5％，N-乙烯基吡咯烷酮占总质量的4％，十八烷基二甲基烯丙基氯化铵占总质量的3％，NH4Cl占总质量的8％，乙酰胺占总质量的3％，Na2CO3占总质量的4％，过氧化苯甲酰占总质量的0.15％，其余为去离子水。

(2)水溶液多元共聚

开启反应釜加热装置，使反应物温度升高到30℃～35℃，打开加料罐阀门，向反应体系中缓慢加入引发剂溶液，持续通入氮气至体系黏度有明显上升时停止，此时升高反应釜温度至50℃～55℃，使体系进行水溶液多元共聚反应3h，待反应釜中溶液形成白色透明胶体，调节反应釜温度至70℃，恒温10h后得到胶体状粗产物。

(3)粗产物后处理

高效分散剂的制备：按1:1的比例将煤油和水倒入容器中，并加入3％的乳化剂司盘80，在25℃下搅拌1.5h，使其充分乳化，制得高效分散剂；

造粒：对胶体粗产物进行造粒，并在造粒的过程中加入造粒量0.3％的高效分散剂，防止胶粒结块成团；

干燥：设置流化床前段温度105℃±1℃，后段温度75℃±1℃，，将胶粒通过流化床烘干，并静置冷却；

粉碎：冷却后的胶粒通过气流粉碎机粉碎，筛取60目～80目的稠化剂粉末，即得清洁泡沫压裂液用稠化剂成品。

实施例2、

本发明提供的一种清洁泡沫压裂液用稠化剂的制备方案2如下：

(1)反应物前处理

在加料罐中，将过氧化苯甲酰/N，N-二乙基苯胺(质量比为2：3)氧化还原体系加入到去离子水中，其比例为总去离子水用量的2％，溶解完全并搅拌均匀，制得引发剂水溶液(现制现用)。

在高温高压反应釜中加入去离子水，将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、NaCl、水杨酸钠加入反应釜，使其溶于去离子水，并从釜底通入氮气，控制气流大小使溶液液面翻滚，当溶液中固体完全溶解、混合均匀后，由反应釜顶部加料口向溶液中加入NaHCO₃调节体系pH值，测试为pH值为8.2，调节氮气流量至液面冒出少量气泡为止，持续通入3h以除去体系中的溶解氧。

在上述反应体系中，以反应总体系质量为100％，其中，丙烯酰胺占总质量的18％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占总质量的6％，N-乙烯基吡咯烷酮占总质量的3％，二甲基二烯丙基氯化铵占总质量的3％，NaCl占总质量的8％，水杨酸钠占总质量的3％，NaHCO₃占总质量的5％，过氧化苯甲酰/N，N-二乙基苯胺氧化还原体系占总质量的0.10％，其余为去离子水。

(2)水溶液多元共聚

开启反应釜加热装置，使反应物温度升高到30℃～35℃，打开加料罐阀门，向反应体系中缓慢加入引发剂溶液，持续通入氮气至体系黏度有明显上升时停止，此时升高反应釜温度至50℃～55℃，使体系进行水溶液多元共聚反应4h，待反应釜中溶液形成白色透明胶体，调节反应釜温度至75℃，恒温9h后得到胶体状粗产物。

(3)粗产物后处理

高效分散剂的制备：按1:2的比例将煤油和水倒入容器中，并加入5％的乳化剂聚乙二醇，在25℃下搅拌1.5h，使其充分乳化，制得高效分散剂；

造粒：对胶体粗产物进行造粒，并在造粒的过程中加入造粒量0.1％的高效分散剂，防止胶粒结块成团；

干燥：设置流化床前段温度105℃±1℃，后段温度75℃±1℃，，将胶粒通过流化床烘干，并静置冷却；

粉碎：冷却后的胶粒通过气流粉碎机粉碎，筛取60目～80目的稠化剂粉末，即得清洁泡沫压裂液用稠化剂成品。

实施例3、

本发明提供的一种清洁泡沫压裂液用稠化剂的制备最优化方案如下：

(1)反应物前处理

在加料罐中，将过硼酸钠/亚硫酸氢钠(质量比为2：3)氧化还原体系加入到去离子水中，其比例为总去离子水用量的2％，溶解完全并搅拌均匀，制得引发剂水溶液(现制现用)。

在高温高压反应釜中加入去离子水，将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、KCl、尿素加入反应釜，使其溶于去离子水，并从釜底通入氮气，控制气流大小使溶液液面翻滚，当溶液中固体完全溶解、混合均匀后，由反应釜顶部加料口向溶液中加入Na₂CO₃调节体系pH值，测试为pH值为8.9，调节氮气流量至液面冒出少量气泡为止，持续通入3h以除去体系中的溶解氧。

在上述反应体系中，以反应总体系质量为100％，其中，丙烯酰胺占总质量的17％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占总质量的4％，N-乙烯基吡咯烷酮占总质量的5％，十六烷基二甲基烯丙基氯化铵占总质量的2％，KCl占总质量的8％，尿素占总质量的4％，Na₂CO₃占总质量的5％，过硼酸钠/亚硫酸氢钠氧化还原体系占总质量的0.08％，其余为去离子水。

(2)水溶液多元共聚

开启反应釜加热装置，使反应物温度升高到33℃～34℃，打开加料罐阀门，向反应体系中缓慢加入引发剂溶液，持续通入氮气至体系黏度有明显上升时停止，此时升高反应釜温度至52℃～55℃，使体系进行水溶液多元共聚反应5h，待反应釜中溶液形成白色透明胶体，调节反应釜温度至80℃，恒温8h后得到胶体状粗产物。

(3)粗产物后处理

高效分散剂的制备：按1:2的比例将煤油和水倒入容器中，并加入4％的乳化剂OP-10，在25℃下搅拌1.5h，使其充分乳化，制得高效分散剂；

造粒：对胶体粗产物进行造粒，并在造粒的过程中加入造粒量0.2％的高效分散剂，防止胶粒结块成团；

干燥：设置流化床前段温度105℃±1℃，后段温度75℃±1℃，，将胶粒通过流化床烘干，并静置冷却；

粉碎：冷却后的胶粒通过气流粉碎机粉碎，筛取60目～80目的稠化剂粉末，即得清洁泡沫压裂液用稠化剂成品。

该方案得到的产品为白色粉末状，性能检测最优，因此采用该产品作为清洁泡沫压裂液用稠化剂，以下用ASD-1代替，它与N₂/CO₂混配后制备成相应的N₂/CO₂泡沫压裂液。

实施例4、

对实施例3所制备的清洁泡沫压裂液用稠化剂的结构表征：

将实施例3制得的稠化剂ASD-1进行提纯、干燥，采用KBr压片法进行红外光谱分析，其红外谱图如图1所示。由图可知，1660cm^-1为酰胺基团的C＝O伸缩振动吸收峰，1410cm^-1为伯酰胺的C—N伸缩振动吸收峰，而3440cm^-1和1210cm^-1分别为仲酰胺的N—H伸缩振动和C—N伸缩振动吸收峰；1560cm^-1、1320cm^-1为的C＝O伸缩振动吸收峰；同时2920cm^-1、1450cm^-1、1320cm^-1和1120cm^-1为的特征吸收峰。通过红外谱图分析可知，生成的稠化剂分子链上含有的官能团与目标产物相符。

实施例5、

本发明提供的稠化剂在不同pH值水溶液中的溶胀性能评价：

使用六速旋转黏度计测量0.5％的实施例1所配置的ASD-1在不同pH值水溶液中溶胀时间及基液表观黏度，结果见表1。结果显示，稠化剂适用范围广，在pH为5～9的条件下溶解速度快，尤其在pH低至5的水中溶胀性能优良；该稠化剂具有较强的增稠能力，0.5％用量下基液的表观黏度即可达到90mPa·s(170s^-1)；基液稳定性强，表观黏度随时间变化很小，利于现场规模化配制及长时间存放。

表1ASD-1(0.5％)在不同pH值水中的粘度变化情况

实施例6、

本发明提供的稠化剂与N₂和CO₂制备的泡沫压裂液性能测试：

参照气流法制备泡沫压裂液的方法。量取一定量的ASD-1稠化剂溶液，按压裂液配方加入起泡剂，混合均匀后将液体倒入底部带有砂芯的玻璃圆管中，以恒定的气流速度从玻璃管底部通入N₂或CO₂。气体通过砂芯进入压裂液形成气泡，得到氮气泡沫压裂液/二氧化碳泡沫压裂液。

测定其起泡率和泡沫的半衰期，具体数据如表2所示。结果表明，ASD-1稠化剂与N₂、CO₂混配后具有良好的兼容性，尤其是受低pH值的CO₂水溶液影响很小，完全可用于氮气泡沫压裂液和二氧化碳泡沫压裂液并形成不同的压裂液配方；在不使用起泡剂的情况下，采用ASD-1稠化剂配制泡沫压裂液，其起泡率在130％左右，而且泡沫的稳定性强，半衰期在4天以上，并且配套起泡剂的使用将大大提高N₂泡沫压裂液和CO₂泡沫压裂液的起泡率和泡沫稳定性。

表2利用ASD-1稠化剂配制的泡沫压裂液基本性能测试

实施例7、

本发明提供的稠化剂配制的泡沫液耐温耐剪切性能评价：

依据SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》用RS6000流变仪旋转圆筒测试系统，使用转子PZ38在170s^-1、140℃下，对0.5％ASD^-1稠化剂泡沫液进行了耐温耐剪切性能测试120min，实验结果如图3所示。在140℃下经170s^-1剪切2h后，泡沫液表观粘度最终保持在了一个相对平稳的数值范围，说明稠化剂耐温耐剪切性能优良，可以作为泡沫压裂液稠化剂，与配套添加剂同时使用时，其性能会有更大提升，可达160℃甚至是更高。

实施例8、

本发明提供稠化剂残渣含量测试：

本发明提供的稠化剂是利用分子自缔合原理形成可逆结构流体，在不使用高价金属交联剂的同时，稠化剂的不溶物也得以消除，依据SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》测试了ASD-1的不溶物残渣含量，表3数据表明：ASD-1稠化剂溶液(见序号1、2)彻底破胶后，其不溶物残渣含量低至1mg·L^-1以下，用常规手段检测基本无法检出，并且形成泡沫压裂液后(见序号3、4)，其有效残渣含量几乎为零。由此可知，使用本发明的稠化剂应用于泡沫压裂液体系，能够基本消除稠化剂不溶物残渣对储层带来的伤害。

表3 ASD-1稠化剂残渣含量测试结果

序号	溶液类型及规格	残渣质量浓度/mg·L<sup>-1</sup>
			1	0.4％ASD-1水基液1000ml	0.823
2	0.5％ASD-1水基液1000ml	0.826
			3	0.4％ASD-1泡沫液1000ml(泡沫质量65％)	0.202
4	0.5％ASD-1泡沫液1000ml(泡沫质量65％)	0.211

实施例7、

本发明提供的稠化剂用于清洁N₂泡沫压裂液的现场施工案例：

利用该稠化剂配制清洁N₂泡沫压裂液，进行清洁N₂泡沫压裂施工。该井地属中原油田，位于东濮凹陷中央隆起带文留构造主块，原生产层位为沙四4～6砂组，由于产能低，采用本方案所提供的清洁N₂泡沫压裂液在沙四4～6砂组进行压裂改造，射孔井段为3064.0～3108.6m，22.0m/18n，58-75号层，地层温度为116℃。

本次压裂前置液(泡沫液)为172.0m³，泡沫液携砂液为214.8m³，纯液排量为2.45～3.10m³/min，氮气排量为600Sm³/min，泡沫液排量为5m³/min，泵注液氮共66.7m³，加入212～425μm陶粒支撑剂4m³，加入425～850μm陶粒支撑剂38.3m³，施工曲线如图4。该井压后产量为1.2×10⁴m³/d，比压裂前产量有明显提高，增产效果良好。

本次现场施工表明，采用本发明提供的稠化剂配制的清洁N₂泡沫压裂液在116℃地层施工顺利，本发明提供的稠化剂配制的氮气泡沫压裂液具有良好的抗高温性能和携砂性能，能够满足泡沫施工要求，并且在低压枯竭气藏也取得了良好的增产效果，体现了泡沫压裂液的清洁无残渣、低伤害特性。

实施例7、

本发明提供的稠化剂用于清洁CO₂泡沫压裂液的现场施工案例：

利用该稠化剂配制清洁CO₂泡沫压裂液，在延长油田某井完成了清洁CO₂泡沫压裂施工。该井井深3600m，地层温度110℃。该井压裂目的层段为厚层泥页岩夹薄砂岩，泥质含量高，并有微裂缝较为发育。因此采用清洁的CO₂泡沫压裂液进行施工，降低储层敏感性和残渣伤害，提高破胶液返排能力，同时降低滤失，保证主裂缝起裂和延伸，提高加砂成功率。

该井压裂液用量458.9m³，二氧化碳用量145m³，加入陶粒55m³。压裂液泡沫质量分数52.6％～57.7％，施工过程中注二氧化碳阶段压力在60MPa左右且平稳，二氧化碳停注后压力迅速下降，施工曲线如图5。该井施工结束后排液80m³后即可试气求产，压裂增产措施见效快。

本次现场施工表明，采用本发明提供的稠化剂配制的清洁CO₂泡沫压裂液在110℃地层施工顺利，说明压裂液抗温性能优良；泡沫压裂液有效提高了液体效率，降低了施工摩阻，提高了施工安全性，再次证明。

实施例2和实施例3所配置的ASD-2和ASD-3，其性能与ASD-1差异较小，测试结果和现场实施效果与ASD-1结果相似，因此省去对ASD-2和ASD-3的详细测试和现场实施描述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种清洁泡沫压裂液用稠化剂的制备方法，其特征在于，制备该稠化剂的步骤如下：

（1）反应物前处理

在加料罐中，将过氧化苯甲酰加入到去离子水中，其比例为总去离子水用量的2 %，溶解完全并搅拌均匀，制得引发剂水溶液，现制现用；

在高温高压反应釜中加入去离子水，将丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、NH4Cl、乙酰胺加入反应釜，使其溶于去离子水，并从釜底通入氮气，控制气流大小使溶液液面翻滚，当溶液中固体完全溶解、混合均匀后，由反应釜顶部加料口向溶液中加入Na₂CO₃调节体系pH值，测试为pH值为8.5，调节氮气流量至液面冒出少量气泡为止，持续通入3h以除去体系中的溶解氧；

在上述反应体系中，以反应总体系质量为100%，其中，丙烯酰胺占总质量的16 %，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺占总质量的5 %，N-乙烯基吡咯烷酮占总质量的4 %，十八烷基二甲基烯丙基氯化铵占总质量的3 %，NH4Cl占总质量的8 %，乙酰胺占总质量的3 %，Na2CO3占总质量的4 %，过氧化苯甲酰占总质量的0.15 %，其余为去离子水；

（2）水溶液多元共聚

开启反应釜加热装置，使反应物温度升高到30℃～35℃，打开加料罐阀门，向反应体系中缓慢加入引发剂溶液，持续通入氮气至体系黏度有明显上升时停止，此时升高反应釜温度至50℃～55℃，使体系进行水溶液多元共聚反应3 h，待反应釜中溶液形成白色透明胶体，调节反应釜温度至70 ℃，恒温10 h后得到胶体状粗产物；

（3）粗产物后处理

高效分散剂的制备：按1:1的比例将煤油和水倒入容器中，并加入3 %的乳化剂司盘80，在25℃下搅拌1.5 h，使其充分乳化，制得高效分散剂；

造粒：对胶体粗产物进行造粒，并在造粒的过程中加入造粒量0.3 %的高效分散剂，防止胶粒结块成团；

干燥：设置流化床前段温度105℃±1℃，后段温度75℃±1℃，，将胶粒通过流化床烘干，并静置冷却；

粉碎：冷却后的胶粒通过气流粉碎机粉碎，筛取60目～80目的稠化剂粉末，即得清洁泡沫压裂液用稠化剂成品。