CN113355079B - 一种压裂液用稠化剂悬浮乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压裂液用稠化剂悬浮乳液及其制备方法，应用于石油开采技术领域，该方法包括：将聚丙烯酰胺粉剂、防粘剂和表面活性剂依次加入球磨机中，进行球磨处理后得到混合粉末；在反应器中依次加入第一悬浮剂、第二悬浮剂、抗沉淀剂、结构调节剂并搅拌混匀，得到混合溶液；在所述混合溶液中依次加入所述混合粉末和乳化剂并搅拌混匀，得到所述稠化剂悬浮乳液。本发明制备的压裂液用稠化剂悬浮乳液溶解性能更优异、稳定性更高，且适用于连续混配大排量施工。

Description

一种压裂液用稠化剂悬浮乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种压裂液用稠化剂悬浮乳液及其制备方法。

背景技术

水力压裂增产技术是改善油气藏的有效方法，尤其是增加井产量、注水开发的一项重要举措。压裂可以在地层中形成具有一定尺寸和导流能力的裂缝，其对油气藏储层的改造效果则依赖于压裂液的性能。因此，压裂液的质量已成为压裂施工过程中影响成败的关键因素。

目前，国内外最常用的压裂液主要是以天然聚多糖及其衍生物和合成聚合物为稠化剂的水基压裂液，且已在石油开发领域得到了广泛应用。合成聚合物类稠化剂中最常见的为聚丙烯酰胺类稠化剂，现有聚丙烯酰胺类稠化剂主要分为干粉和乳液两种类型。然而，干粉类聚丙烯酰胺类稠化剂溶解时间过长，时效性差，易产生粉尘污染，且在溶解过程中易产生“鱼眼”，导致无法满足连续混配大排量施工的要求；乳液类聚丙烯酰胺类稠化剂虽然溶解时间较短，但其中聚丙烯酰胺的固含量较低，使得稳定性较差。因此，急需合成一种溶解时间短、稳定性高，且适用于连续混配大排量施工的压裂液用稠化剂悬浮乳液。

发明内容

本发明提供了一种压裂液用稠化剂悬浮乳液及其制备方法，所述压裂液用稠化剂悬浮乳液的溶解时间短、稳定性高，且适用于连续混配大排量施工。

第一方面，本发明提供了一种压裂液用稠化剂悬浮乳液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将聚丙烯酰胺粉剂、防粘剂和表面活性剂依次加入球磨机中，进行球磨处理后得到混合粉末；

（2）在反应器中依次加入第一悬浮剂、第二悬浮剂、抗沉淀剂、结构调节剂并搅拌混匀，得到混合溶液；

（3）在所述混合溶液中依次加入所述混合粉末和乳化剂并搅拌混匀，得到所述稠化剂悬浮乳液。

优选地，在步骤（1）中，所述聚丙烯酰胺粉剂的粒径≤125μm，所述聚丙烯酰胺粉剂中聚丙烯酰胺的固含量≥90%。

优选地，在步骤（1）中，所述防粘剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或N,N'-乙撑双硬脂酰胺；

所述防粘剂的粒径≤125μm。

优选地，在步骤（1）中，所述表面活性剂为伯烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、伯烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚。

优选地，在步骤（1）中，将所述聚丙烯酰胺粉剂和所述防粘剂加入到球磨机中，进行球磨处理20-40min，得到混合物，然后在所述混合物中加入所述表面活性剂，并继续进行球磨处理20-40min，得到所述混合粉末。

优选地，在步骤（2）中，所述第一悬浮剂为3号白油或5号白油；

所述第二悬浮剂为戊醇或己醇。

优选地，在步骤（2）中，所述抗沉淀剂为有机膨润土、改性蓖麻油衍生物、气相二氧化硅或聚酰胺蜡；

所述结构调节剂为乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇丁醚。

优选地，所述步骤（2）包括如下子步骤：

（ⅰ）在反应器中加入所述第一悬浮剂和所述第二悬浮剂，开启所述反应器的搅拌机，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，得到混合悬浮剂；

（ⅱ）在所述混合悬浮剂中加入所述抗沉淀剂，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，继续加入所述结构调节剂，并在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，得到所述混合溶液。

优选地，在步骤（3）中，所述乳化剂为吐温65、吐温80、吐温81或吐温85。

优选地，在步骤（3）中，在所述混合溶液中加入所述混合粉末，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌50-70min后，继续加入所述乳化剂，然后开启乳化泵，在30-50Hz的频率下乳化分散50-70min，得到所述稠化剂悬浮乳液。

优选地，制备所述稠化剂悬浮乳液所用的原料包括如下重量份的组分：聚丙烯酰胺粉剂55-60份，防粘剂1-1.5份，表面活性剂0.5-1份，第一悬浮剂30-35份，第二悬浮剂5-10份，抗沉淀剂1.5-2.5份，结构调节剂0.5-1份，乳化剂2.5-5.5份。

第二方面，本发明提供了一种压裂液用稠化剂悬浮乳液，采用上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

（1）本发明所得到的稠化剂悬浮乳液的制备方法简单易操作，无需加热和聚合反应过程，对环境友好、无污染、能耗低，符合绿色环保化工助剂的发展方向。

（2）通过将聚丙烯酰胺粉剂、防粘剂和表面活性剂依次进行混合，可以延缓聚丙烯酰胺粉剂聚集、粘连；同时表面活性剂能够分散在聚丙烯酰胺粉剂的表面，从而改变表面张力，提高最终得到的稠化剂悬浮乳液的溶解性能；第一悬浮剂和第二悬浮剂用于为聚丙烯酰胺粉剂提供悬浮条件，且第二悬浮剂的抗低温性能还能提高稠化剂悬浮乳液的抗低温性能；结构调节剂与抗沉淀剂相互作用，能够形成比表面积更大的网络结构，从而提高稠化剂悬浮乳液的表观粘度和悬浮性能。

（3）本发明所得到的稠化剂悬浮乳液中聚丙烯酰胺的固含量更高，达到55%-60%，且溶解时间更短，溶解3min时测得的表观粘度能够达到溶解10min时测得的表观粘度的95%以上，因此能够减少稠化剂的用量，同时还能避免粉尘污染，保证施工现场安全环保。而且该稠化剂悬浮乳液，静置12个月后仍无沉淀、无结块现象，分层率≤2%，其稳定性更高；在-40℃下仍具有良好的流动性，防冻性能更优异，因此能够满足连续混配大排量施工要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种压裂液用稠化剂悬浮乳液的制备方法的流程图；

图2是本发明提供的压裂液用稠化剂悬浮乳液的悬砂效果示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种压裂液用稠化剂悬浮乳液的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将聚丙烯酰胺粉剂、防粘剂和表面活性剂依次加入球磨机中，进行球磨处理后得到混合粉末；

（2）在反应器中依次加入第一悬浮剂、第二悬浮剂、抗沉淀剂、结构调节剂并搅拌混匀，得到混合溶液；

（3）在所述混合溶液中依次加入所述混合粉末和乳化剂并搅拌混匀，得到所述稠化剂悬浮乳液。

需要说明的是，上述步骤（1）至（2）均在常温（通常为25℃）下进行，即无需加热进行。

本发明所得到的稠化剂悬浮乳液中聚丙烯酰胺的固含量更高，达到55%-60%，与现有常用于稠化剂的聚丙烯酰胺乳液相比，固含量更高，且溶解时间更短，因此能够减少稠化剂的用量，更有利于施工。

根据一些优选的实施方式，所述聚丙烯酰胺粉剂的粒径≤125μm（例如，可以为125μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、60μm、50μm等），所述聚丙烯酰胺粉剂中聚丙烯酰胺的固含量≥90%（例如，可以为90%、90.5%、91%、91.5%或92%）。

在一些更优选的实施方式中，所述聚丙烯酰胺粉剂的制备方法包括：由如下质量百分比的原料组成：丙烯酰胺17%-18%、丙烯酸钠13.5%-14.5%、耐温抗盐单体（例如，可以为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠）2.5%-3.5%、疏水单体（例如，可以为十八烷基二甲基烯丙基氯化铵）0.3%-0.4%、N-乙烯基吡咯烷酮0.15%-0.2%、助溶剂（例如，可以为曲拉通-100）0.8%-1%、引发剂0.0325%-0.0535%（其中，该引发剂包括偶氮二异丁腈0.03%-0.05%、叔丁基过氧化氢0.001%-0.0015%、焦亚硫酸钠0.0015%-0.002%）、去离子水62.1%-65.5%；

将上述丙烯酰胺、丙烯酸钠、耐温抗盐单体、疏水单体、N-乙烯基吡咯烷酮和助溶剂溶于去离子水中，混合均匀后得到混合液，并将该混合液的pH调节至7.15-7.25，温度调节至10-12℃后；将该混合液转移至反应釜中，通入氮气10-30min以去除氧气，然后在反应釜中加入引发剂以引发聚合反应，反应2.5-3h后，得到聚丙烯酰胺胶块，经造粒、烘干、粉碎和研磨后，通过125μm筛网得到所述聚丙烯酰胺粉剂。

需要说明的是，聚丙烯酰胺粉剂为阴离子型聚丙烯酰胺，且具有耐盐耐温性能。

根据一些优选的实施方式，在步骤（1）中，所述防粘剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或N,N'-乙撑双硬脂酰胺；

所述防粘剂的粒径≤125μm（例如，可以为125μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、60μm、50μm等）。

在本发明中，防粘剂的长碳链能够插入聚丙烯酰胺粉剂内部，与该聚丙烯酰胺粉剂产生较强的吸附力，使防粘剂稳定地吸附在聚丙烯酰胺粉剂的表面，而防粘剂裸露在外的极性基团之间产生斥力，能够延缓聚丙烯酰胺粉剂聚集、粘连。

根据一些优选的实施方式，在步骤（1）中，所述表面活性剂为伯烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、伯烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚。

在一个优选的实施方式中，伯烷基磺酸钠可以是正十二烷基磺酸钠、正十六烷基磺酸钠或正十八烷基磺酸钠；仲烷基磺酸钠可以是十二烷基的仲烷基磺酸钠或十六烷基的仲烷基磺酸钠；伯烷基硫酸钠可以是正十二烷基硫酸钠、正十六烷基硫酸钠或正十八烷基硫酸钠；仲烷基硫酸钠可以是十二烷基的仲烷基硫酸钠、十六烷基的仲烷基硫酸钠或十八烷基的仲烷基硫酸钠。其中，烷基酚聚氧乙烯醚可以是壬基酚聚氧乙烯醚。

在本发明中，表面活性剂通过球磨处理后能够均匀地分散在聚丙烯酰胺粉剂的表面，从而改变其表面张力，如此，既能够使悬浮介质（即悬浮剂）完全覆盖在聚丙烯酰胺粉剂的表面，又能增强最终得到的稠化剂悬浮乳液在盐水中的溶解性能，缩短溶解时间。

根据一些优选的实施方式，在步骤（1）中，将所述聚丙烯酰胺粉剂和所述防粘剂加入到球磨机中，进行球磨处理20-40min（例如，可以为20min、25min、30min、35min或40min），得到混合物，然后在所述混合物中加入所述表面活性剂，并继续进行球磨处理20-40min（例如，可以为20min、25min、30min、35min或40min），得到所述混合粉末。

在本发明中，在聚丙烯酰胺粉剂和防粘剂混匀之后再加入表面活性剂进行混合，在充分确保聚丙烯酰胺粉剂自身不发生聚集、粘连的前提下，还能够保证表面活性剂能够均匀分散在聚丙烯酰胺粉剂表面，充分发挥表面活性剂的作用。

根据一些优选的实施方式，在步骤（2）中，所述第一悬浮剂为3号白油或5号白油；

所述第二悬浮剂为戊醇或己醇。

在本发明中，第一悬浮剂和第二悬浮剂均用作聚丙烯酰胺粉剂的悬浮溶剂，且第二悬浮剂还用于增强所得到的稠化剂悬浮乳液的抗低温性能。同时，第二悬浮剂的活性基团与抗沉淀剂通过静电引力、氢键作用等形成网络结构，从而提高了悬浮性能，且第二悬浮剂的极性基团还能够提高稠化剂悬浮乳液的溶解性能。

需要说明的是，第一悬浮剂还可以是煤油。

根据一些优选的实施方式，在步骤（2）中，所述抗沉淀剂为有机膨润土、改性蓖麻油衍生物、气相二氧化硅或聚酰胺蜡；

所述结构调节剂为乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇丁醚。

需要说明的是，改性蓖麻油衍生物为聚酰胺改性氢化蓖麻油；气相二氧化硅为亲水型气相二氧化硅。

在本发明中，将水溶性的聚丙烯酰胺粉剂均匀分散在悬浮剂中，加入抗沉淀剂，使其不发生沉降。同时，抗沉淀剂本身可被极性基团活化、与长链相互缠绕、与其他添加组分产生氢键作用或键合力作用，从而起到增稠的目的，进一步提高稠化剂悬浮乳液的表观粘度。

在本发明中，结构调节剂的极性基团与抗沉淀剂通过二者之间的静电引力、氢键或与其他基团的相互作用，能够形成比表面积大的网络结构，达到增黏和分散的目的，从而进一步提高稠化剂悬浮乳液的表观粘度和悬浮性能。

根据一些优选的实施方式，所述步骤（2）包括如下子步骤：

（ⅰ）在反应器中加入所述第一悬浮剂和所述第二悬浮剂，开启所述反应器的搅拌机，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，得到混合悬浮剂；

（ⅱ）在所述混合悬浮剂中加入所述抗沉淀剂，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，继续加入所述结构调节剂，并在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，得到所述混合溶液。

需要说明的是，搅拌频率为30-50Hz，例如，可以为30Hz、35Hz、40Hz、45Hz或50Hz；搅拌时间为20-40min，例如，可以为20min、25min、30min、35min或40min。

根据一些优选的实施方式，在步骤（3）中，所述乳化剂为吐温65、吐温80、吐温81或吐温85。

在本发明中，乳化剂用于使混合溶液和混合粉末的体系更均一，使混合粉末均匀分散，不团聚、不分层，从而提高悬浮稳定性。

根据一些优选的实施方式，在步骤（3）中，在所述混合溶液中加入所述混合粉末，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌50-70min后，继续加入所述乳化剂，然后开启乳化泵，在30-50Hz的频率下乳化分散50-70min，得到所述稠化剂悬浮乳液。

需要说明的是，频率为30-50Hz，例如，可以为30Hz、35Hz、40Hz、45Hz或50Hz；搅拌时间为50-70min，例如，可以为50min、55min、60min、65min或70min。

根据一些优选的实施方式，制备所述稠化剂悬浮乳液所用的原料包括如下重量份的组分：聚丙烯酰胺粉剂55-60份，防粘剂1-1.5份，表面活性剂0.5-1份，第一悬浮剂30-35份，第二悬浮剂5-10份，抗沉淀剂1.5-2.5份，结构调节剂0.5-1份，乳化剂2.5-5.5份。

在本发明中，第一悬浮剂和第二悬浮剂均用作聚丙烯酰胺粉剂的悬浮溶剂，其中第一悬浮剂作为主悬浮剂，第二悬浮剂作为助悬浮剂，第二悬浮剂的用量要少于第一悬浮剂，且第二悬浮剂还用于增强所得到的稠化剂悬浮乳液的抗低温性能。经实验证实，当第一悬浮剂为30-35份，第二悬浮剂为5-10份时，能够确保在加入较少量的第二悬浮剂的同时，使稠化剂悬浮乳液达到较高的抗低温性能。聚丙烯酰胺粉剂在稠化剂悬浮乳液所占的固含量为55-60%，高于现有聚丙烯酰胺类稠化剂中聚丙烯酰胺类的固含量，因而能够在现场施工中减少其用量。

本发明还提供了一种压裂液用稠化剂悬浮乳液，采用本发明所提供的制备方法制备得到的压裂液用稠化剂悬浮乳液。

在一些优选的实施方式中，所述压裂液用稠化剂悬浮乳液具有如下性质：

在矿化度为34000的盐水中的溶解时间为3-5min；

聚丙烯酰胺的固含量为55%-60%；

静置12个月后仍无沉淀、无结块现象，分层率≤2%；

抗低温性能优异（-40℃以上）。

为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过几个实施例对一种压裂液用稠化剂悬浮乳液及其制备方法进行详细说明。

以下实施例中，均以重量份数来表示聚丙烯酰胺粉剂，防粘剂，表面活性剂，第一悬浮剂，第二悬浮剂，抗沉淀剂，结构调节剂和乳化剂的质量；

聚丙烯酰胺粉剂的制备方法：由如下质量百分比的原料组成：丙烯酰胺18%、丙烯酸钠14%、耐温抗盐单体（2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠）3.5%、疏水单体（十八烷基二甲基烯丙基氯化铵）0.4%、N-乙烯基吡咯烷酮0.2%、助溶剂（曲拉通-100）1%、引发剂0.033%（偶氮二异丁腈0.03%、叔丁基过氧化氢0.001%和焦亚硫酸钠0.002%）、去离子水62.6%；

将上述丙烯酰胺、丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮和曲拉通-100溶于去离子水中，混合均匀后得到混合液，并将该混合液的pH调节至7.2，温度调节至10℃后；将该混合液转移至反应釜中，通入氮气10min以去除氧气，然后在反应釜中加入上述引发剂以引发聚合反应，反应3h后，得到聚丙烯酰胺胶块，经造粒、烘干、粉碎和研磨后，通过125μm筛网得到所述聚丙烯酰胺粉剂。

有机膨润土购自安吉天裕膨润土有限公司；

聚酰胺改性氢化蓖麻油（阿科玛CRAYVALLAC MT）购自广州市金圣吉化工有限公司；

聚酰胺蜡购自湖北远成赛创科技有限公司；

气相二氧化硅（亲水型）购自上海吉至生化科技有限公司。

实施例1

（1）将聚丙烯酰胺粉剂55份（粒径≤125μm）和防粘剂1份（硬脂酸钙，粒径≤125μm）加入至管式球磨机中，开启球磨机进行球磨处理30min，然后再加入表面活性剂0.6份（十二烷基磺酸钠），并继续进行球磨处理30min，得到混合粉末；

（2）在反应器（反应釜）中加入第一悬浮剂35份（5号白油）和第二悬浮剂8份（戊醇），开启反应器的搅拌机，在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入抗沉淀剂2份（有机膨润土），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入结构调节剂0.6份（二乙二醇乙醚），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀，得到混合溶液；

（3）在步骤（2）的混合溶液中加入步骤（1）得到的混合粉末，在50Hz下搅拌60min分散混匀后，再加入乳化剂3份（吐温80），并开启乳化泵，在40Hz下乳化60min后，得到稠化剂悬浮乳液。

实施例2

（1）将聚丙烯酰胺粉剂58份（粒径≤125μm）和防粘剂1.2份（硬脂酸镁，粒径≤125μm）加入至管式球磨机中，开启球磨机进行球磨处理30min，然后再加入表面活性剂0.8份（十二烷基硫酸钠），并继续进行球磨处理30min，得到混合粉末；

（2）在反应器（反应釜）中加入第一悬浮剂33份（3号白油）和第二悬浮剂10份（己醇），开启反应器的搅拌机，在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入抗沉淀剂1.5份（聚酰胺改性氢化蓖麻油），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入结构调节剂0.8份（二乙二醇丁醚），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀，得到混合溶液；

（3）在步骤（2）的混合溶液中加入步骤（1）得到的混合粉末，在50Hz下搅拌60min分散混匀后，再加入乳化剂3.5份（吐温85），并开启乳化泵，在50Hz下乳化60min后，得到稠化剂悬浮乳液。

实施例3

（1）将聚丙烯酰胺粉剂60份（粒径≤125μm）和防粘剂1.1份（N,N'-乙撑双硬脂酰胺，粒径≤125μm）加入至管式球磨机中，开启球磨机进行球磨处理30min，然后再加入表面活性剂1份（烷基酚聚氧乙烯醚），并继续进行球磨处理30min，得到混合粉末；

（2）在反应器（反应釜）中加入第一悬浮剂35份（煤油）和第二悬浮剂5份（戊醇），开启反应器的搅拌机，在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入抗沉淀剂2份（聚酰胺蜡），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入结构调节剂0.5份（乙二醇丁醚），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀，得到混合溶液；

（3）在步骤（2）的混合溶液中加入步骤（1）得到的混合粉末，在50Hz下搅拌60min分散混匀后，再加入乳化剂3份（吐温65），并开启乳化泵，在50Hz下乳化60min后，得到稠化剂悬浮乳液。

实施例4

（1）将聚丙烯酰胺粉剂55份（粒径≤125μm）和防粘剂1.5份（硬脂酸钙，粒径≤125μm）加入至管式球磨机中，开启球磨机进行球磨处理40min，然后再加入表面活性剂0.5份（十六烷基磺酸钠），并继续进行球磨处理20min，得到混合粉末；

（2）在反应器（反应釜）中加入第一悬浮剂30份（煤油）和第二悬浮剂10份（戊醇），开启反应器的搅拌机，在30Hz下搅拌20min分散混匀后，再加入抗沉淀剂2.5份（气相二氧化硅），继续在40Hz下搅拌25min分散混匀后，再加入结构调节剂1份（乙二醇甲醚），继续在50Hz下搅拌40min分散混匀，得到混合溶液；

（3）在步骤（2）的混合溶液中加入步骤（1）得到的混合粉末，在50Hz下搅拌70min分散混匀后，再加入乳化剂5.5份（吐温81），并开启乳化泵，在50Hz下乳化50min后，得到稠化剂悬浮乳液。

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：未加入第二悬浮剂（戊醇）。

对比例2

（1）在反应器（反应釜）中加入第一悬浮剂35份（5号白油）和第二悬浮剂8份（戊醇），开启反应器的搅拌机，在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入抗沉淀剂2份（有机膨润土），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀后，再加入结构调节剂0.6份（二乙二醇乙醚），继续在50Hz下搅拌30min分散混匀，得到混合溶液；

（2）在步骤（1）的混合溶液中加入聚丙烯酰胺粉剂55份（粒径≤125μm），在50Hz下搅拌60min分散混匀后，再加入乳化剂3份（吐温80），并开启乳化泵，在40Hz下乳化60min后，得到稠化剂悬浮乳液。

将实施例1至4、对比例1和对比例2中得到的稠化剂悬浮乳液分别进行如下性能评价测试：

（a）稳定性能测试

将实施例1至4、对比例1和对比例2中得到的稠化剂悬浮乳液分别于室温（25℃）下静置，并记录其在静置3个月、6个月、9个月和12个月时的分层现象及分层率，如表1所示。

由表1可以看出，本发明实施例得到的稠化剂悬浮乳液中聚丙烯酰胺的固含量在55%-60%范围内，且在静置12个月后，分层率在2%以内，无结块、无沉淀现象，分散均匀，具有优异的稳定性能。相比之下，对比例2得到的稠化剂悬浮乳液中聚丙烯酰胺的固含量较低，且经长时间放置后易产生结块、沉淀现象，稳定性较差。

（b）抗冻性能测试

采用BROOKFIELD粘度计（选择3#转子，30rpm）分别于室温（25℃）下和-40℃下（在-40℃静置24h后）测试实施例1至4、对比例1和对比例2得到的稠化剂悬浮乳液的表观粘度，如表2所示。由表2可以看出，本发明实施例得到的稠化剂悬浮乳液在-40℃下静置24h后，表观粘度与常温时相比变化不大，也没有冻结现象，流动性好，因而抗冻性能优异。相比之下，对比例1和对比例2由于未加入第二悬浮剂，其抗冻性能明显较差。

（c）溶解性能测试

首先配制矿化度为34000的标准盐水，配制方法：准确称取959.90g蒸馏水于2L烧杯中，依次加入氯化钠55.00g，氯化钾20.00g，无水氯化钙5.50g，六水合氯化镁9.60g，（其中，每加入一种试剂待其完全溶解后再加入另一种试剂）搅拌均匀后，得到初始盐水。将该初始盐水继续加蒸馏水稀释2.5倍，得到矿化度为34000的标准盐水；

称取4.0g试样（实施例1至4、对比例1和对比例2稠化剂悬浮乳液均为试样）加入到400.0g上述标准盐水中，采用搅拌器在6000rpm下搅拌1min，并采用六速粘度计（100rpm）测试各试样所得溶液的表观粘度，然后静置各试样所得溶液，并分别在3min、5min、10min时依次测试其表观粘度，相应表观粘度数据如表3所示；

其中，溶解性能=（3min时测得的表观粘度）/（10min时测得的表观粘度）*100%。

由表2可以看出，本发明实施例得到的稠化剂悬浮乳液在-40℃下静置24h后，表观粘度与常温时相比变化不大，也没有冻结现象，流动性好，因而抗冻性能优异。相比之下，对比例1和对比例2由于未加入第二悬浮剂，其抗冻性能明显较差。

由表3可以看出，本发明实施例得到的稠化剂悬浮乳液，与对比例相比，其在3min时的表观粘度与在10min时的表观粘度的比值均在95%以上，表明其在矿化度34000的盐水中溶解速度快，具有优异的溶解性能。

（d）悬砂性能测试

将实施例1至4、对比例1和对比例2稠化剂悬浮乳液得到的稠化剂乳液均作为试样，称取4.0g试样加入到400.0g自来水中，采用搅拌器在6000rpm下搅拌3min，得到试样质量分数为1%的溶液；然后取试样质量分数为1%的溶液100.0g置于250mL烧杯中，加入50g陶粒（20-40目）和0.3g交联剂进行搅拌，再将交联后的该溶液快速倒入100mL量筒中，观测悬砂状态（如图2所示，其中由左一至左四分别对应实施例1至实施例4）和记录陶粒沉降速度（如表4所示）。其中，交联剂为对应聚丙烯酰胺粉剂适用的交联剂。

由表4可以看出，本发明实施例得到的稠化剂悬浮乳液，与对比例相比，其交联性能更优异，且成胶状态好，悬砂沉降速度缓慢，完全能够满足现场连续大排量施工要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种压裂液用稠化剂悬浮乳液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将聚丙烯酰胺粉剂、防粘剂和表面活性剂依次加入球磨机中，进行球磨处理后得到混合粉末；所述聚丙烯酰胺粉剂的粒径≤125μm；

所述防粘剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或N,N'-乙撑双硬脂酰胺；

所述表面活性剂为伯烷基磺酸钠、仲烷基磺酸钠、伯烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚；

（2）在反应器中依次加入第一悬浮剂、第二悬浮剂、抗沉淀剂、结构调节剂并搅拌混匀，得到混合溶液；其中，所述第一悬浮剂为3号白油或5号白油；所述第二悬浮剂为戊醇或己醇；所述抗沉淀剂为有机膨润土、改性蓖麻油衍生物、气相二氧化硅或聚酰胺蜡；所述结构调节剂为乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇丁醚；

（3）在所述混合溶液中依次加入所述混合粉末和乳化剂并搅拌混匀，得到所述稠化剂悬浮乳液；其中，所述稠化剂悬浮乳液中聚丙烯酰胺的固含量为57.5%-60%；所述乳化剂为吐温65、吐温80、吐温81或吐温85；

制备所述稠化剂悬浮乳液所用的原料包括如下重量份的组分：聚丙烯酰胺粉剂55-60份，防粘剂1-1.5份，表面活性剂0.5-1份，第一悬浮剂30-35份，第二悬浮剂5-10份，抗沉淀剂1.5-2.5份，结构调节剂0.5-1份，乳化剂2.5-5.5份。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

在步骤（1）中，所述聚丙烯酰胺粉剂中聚丙烯酰胺的固含量≥90%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：

所述防粘剂的粒径≤125μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

在步骤（1）中，将所述聚丙烯酰胺粉剂和所述防粘剂加入到球磨机中，进行球磨处理20-40min，得到混合物，然后在所述混合物中加入所述表面活性剂，并继续进行球磨处理20-40min，得到所述混合粉末。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤（2）包括如下子步骤：

（ⅰ）在反应器中加入所述第一悬浮剂和所述第二悬浮剂，开启所述反应器的搅拌机，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，得到混合悬浮剂；

（ⅱ）在所述混合悬浮剂中加入所述抗沉淀剂，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，继续加入所述结构调节剂，并在30-50Hz的搅拌频率下搅拌20-40min后，得到所述混合溶液。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

在步骤（3）中，在所述混合溶液中加入所述混合粉末，在30-50Hz的搅拌频率下搅拌50-70min后，继续加入所述乳化剂，然后开启乳化泵，在30-50Hz的频率下乳化分散50-70min，得到所述稠化剂悬浮乳液。

7.一种压裂液用稠化剂悬浮乳液，其特征在于，采用权利要求1至6中任一所述的制备方法制备得到。

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