CN114426835A - 一种可降解压裂液稠化剂制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解压裂液稠化剂及其制备方法与应用，属于压裂液稠化剂的技术领域。包括重量份的以下组分：三元聚合物22～33份，十八烷基三甲基溴化铵8～12份，三聚甘油二异硬脂酸酯5～10份，十四烷基羧酸钠5～8份；其中，三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺3～5份，甲基丙烯酸5～8份，N,N‑二甲基丙烯酰胺12～15份，过硫酸钾1～2份，亚硫酸氢钠1～2份，氢氧化钠0～1份。本发明的稠化剂杂质含量少，粘度低，在压裂液中溶解度好，破胶液中几乎没有残渣。所使用的原料容易降解，对地表不会产生伤害。同时制备方法简单，产物简单易得。

Description

一种可降解压裂液稠化剂制备方法及应用
技术领域
本发明涉及压裂液稠化剂的技术领域，具体涉及一种可降解压裂液稠化剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着能源需求的不断增加以及低渗油气田勘探程度的加深，水力压裂技术作为油气增产的重要技术之一受到了广泛的关注。压裂液是压裂改造的核心，在压裂过程中起到传递压力、携带支撑剂、增强造缝能力等作用，可提高油气的导流能力。稠化剂是水基压裂液的主要添加剂，稠化剂种类繁多，主要有胍胶、黏弹性表面活性剂和合成聚合物。胍胶及其衍生物类稠化剂应用广泛，但其价格较高且不溶物含量高，对地表产生的伤害较大。人工合成聚合物稠化剂来源广泛且具有增稠能力高、耐温性好、残渣率低、携砂能力好等优点，成为压裂液研究的热点。聚合物稠化剂与有机硼、有机铬等交联剂交联可形成交联凝胶，此过程中体系的黏度、黏弹性模星等流变学指标均会发生明显的变化，体系黏弹性等流变学指标将对压裂液携砂性能以及压裂施工产生影响，对聚合物溶液的交联过程进行流变动力学研究可为提高油气田产量提供一定的理论指导。
压裂作为一种改善低渗透油藏的增产措施在各大油田的应用越来越广泛，压裂液的发展也越来越快，稠化剂是水基压裂液中的重要添加剂，用以提高压裂液的粘度，降低滤失量，传统的压裂液稠化剂原料有桔物胶及其衍生物、纤维素衍生物、合成聚合物等，但以上稠化剂在压裂过程中无一例外存在着配制复杂，水不溶物含量较大，破胶液残渣含量高，耐盐抗剪切能力差，破胶不彻底等缺点，会造成地层及充填层严重堵塞，使渗透率大幅度下降，从而使压裂效果大大降低，对于低压、低渗透油气层影响尤其突出。在此背景下，一种新型的残渣含量低、破胶彻底、配制简单快捷、高携砂低摩阻的压裂用稠化剂的研发至关重要。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种可降解压裂液稠化剂及其制备方法与应用，以解决上述技术问题。
本发明的技术方案为：
一种可降解压裂液稠化剂，包括重量份的以下组分：三元聚合物22～33份，十八烷基三甲基溴化铵8～12份，三聚甘油二异硬脂酸酯5～10份，十四烷基羧酸钠5～8份；
其中，三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺3～5份，甲基丙烯酸5～8份，N,N-二甲基丙烯酰胺12～15份，过硫酸钾1～2份，亚硫酸氢钠1～2份，氢氧化钠0～1份。
优选的，包括重量份的以下组分：三元聚合物26.4份，十八烷基三甲基溴化铵10份，三聚甘油二异硬脂酸酯8份，十四烷基羧酸钠6份。
优选的，所述三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺4份，甲基丙烯酸6份，N,N-二甲基丙烯酰胺13.5份，过硫酸钾1.2份，亚硫酸氢钠1.2份，氢氧化钠0.5份。
优选的，所述过硫酸钾与亚硫酸氢钠用量质量比为1:1。
优选的，所述三元聚合物的分子量≥80万。
一种制备压裂液稠化剂的方法，具体如下：
(1)取丙烯酰胺，甲基丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺加入到水中，搅拌均匀后加入1/2～2/3的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，用氢氧化钠调节反应液pH为9～10，氮气置换3次后，加热至50～55℃，反应5～7h，然后再加入剩余的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，反应2～3h，获得三元聚合物；将引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠混合物分为两次加入，第一次加入的引发剂可催化原料反应至剩余10％～20％，之后原料几乎不再发生反应；通过补加剩余的引发剂可将反应中剩余的原料反应完全。
(2)向步骤(1)制备的三元聚合物中加入十八烷基三甲基溴化铵、三聚甘油二异硬脂酸酯和十四烷基羧酸钠，搅拌均匀，得压裂液稠化剂。
优选的，所述步骤(1)中，水的用量为以丙烯酰胺，甲基丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺总用量计，1～2ml/g。
一种含本发明制备的稠化剂在压裂液中用量为0.5wt％～1.0wt％。
本发明的有益效果为：
本发明的稠化剂杂质含量少，粘度低，在压裂液中溶解度好，破胶液中几乎没有残渣。所使用的原料容易降解，对地表不会产生伤害。同时制备方法简单，产物简单易得。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种可降解压裂液稠化剂，包括重量份的以下组分：三元聚合物25.2份，十八烷基三甲基溴化铵10份，三聚甘油二异硬脂酸酯5份，十四烷基羧酸钠5份；
其中，三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺3份，甲基丙烯酸6份，N,N-二甲基丙烯酰胺14份，过硫酸钾1份，亚硫酸氢钠1份，氢氧化钠0.2份。
制备方法如下：
(1)取丙烯酰胺3份，甲基丙烯酸6份和N,N-二甲基丙烯酰胺14份加入到水中，搅拌均匀后加入1份过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，用氢氧化钠调节反应液pH为9～10，氮气置换3次后，加热至50～55℃，反应7h，然后再加入剩余的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，反应3h，获得三元聚合物；制备的三元混合物平均分子量约为82万。
(2)向步骤(1)制备的三元聚合物中加入十八烷基三甲基溴化铵10份、三聚甘油二异硬脂酸酯5份和十四烷基羧酸钠5份，搅拌均匀，得压裂液稠化剂。
实施例2
一种可降解压裂液稠化剂，包括重量份的以下组分：三元聚合物26.4份，十八烷基三甲基溴化铵10份，三聚甘油二异硬脂酸酯8份，十四烷基羧酸钠6份；
其中，三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺4份，甲基丙烯酸6份，N,N-二甲基丙烯酰胺13.5份，过硫酸钾1.2份，亚硫酸氢钠1.2份，氢氧化钠0.5份。
制备方法如下：
(1)取丙烯酰胺4份，甲基丙烯酸6份和N,N-二甲基丙烯酰胺13.5份加入到水中，搅拌均匀后加入1.6份过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，用氢氧化钠调节反应液pH为9～10，氮气置换3次后，加热至50～55℃，反应6h，然后再加入剩余的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，反应3h，获得三元聚合物；制备的三元混合物平均分子量约为86万；
(2)向步骤(1)制备的三元聚合物中加入十八烷基三甲基溴化铵10份、三聚甘油二异硬脂酸酯8份和十四烷基羧酸钠6份，搅拌均匀，得压裂液稠化剂。
实施例3
一种可降解压裂液稠化剂，包括重量份的以下组分：三元聚合物33份，十八烷基三甲基溴化铵8份，三聚甘油二异硬脂酸酯8份，十四烷基羧酸钠8份；
其中，三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺5份，甲基丙烯酸8份，N,N-二甲基丙烯酰胺15份，过硫酸钾2份，亚硫酸氢钠2份，氢氧化钠1份。
制备方法如下：
(1)取丙烯酰胺5份，甲基丙烯酸8份和N,N-二甲基丙烯酰胺15份加入到水中，搅拌均匀后加入2.5份过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，用氢氧化钠调节反应液pH为9～10，氮气置换3次后，加热至50～55℃，反应7h，然后再加入剩余的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，反应3h，获得三元聚合物；制备的三元混合物平均分子量约为82万。
(2)向步骤(1)制备的三元聚合物中加入十八烷基三甲基溴化铵8份、三聚甘油二异硬脂酸酯8份和十四烷基羧酸钠8份，搅拌均匀，得压裂液稠化剂。
测试例
取实施例1～3制备的压裂液稠化剂，分别向压裂液中加入0.5wt％。所述压裂液中包括重量份的以下组分：稠化剂5g，有机硼交联剂5g，氟碳表面活性剂5g，有机铵盐2g，水983g。同时取胍胶类稠化剂作为对比，配置成压裂液。对压裂液性能进行测试，具体结果如下表1：
表1-测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
澄清度 澄清 澄清 澄清 有明显的微粒
降解度 180d后降解完全 180d后降解完全 180d后降解完全 180d后无降解
粘度(mPa.s) 168 166 170 316
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可降解压裂液稠化剂，其特征在于，包括重量份的以下组分：三元聚合物22～33份，十八烷基三甲基溴化铵8～12份，三聚甘油二异硬脂酸酯5～10份，十四烷基羧酸钠5～8份；
其中，三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺3～5份，甲基丙烯酸5～8份，N,N-二甲基丙烯酰胺12～15份，过硫酸钾1～2份，亚硫酸氢钠1～2份，氢氧化钠0～1份。
2.如权利要求1所述的一种可降解压裂液稠化剂，其特征在于，包括重量份的以下组分：三元聚合物26.4份，十八烷基三甲基溴化铵10份，三聚甘油二异硬脂酸酯8份，十四烷基羧酸钠6份。
3.如权利要求1所述的一种可降解压裂液稠化剂，其特征在于，所述三元聚合物包括重量份的以下原料：丙烯酰胺4份，甲基丙烯酸6份，N,N-二甲基丙烯酰胺13.5份，过硫酸钾1.2份，亚硫酸氢钠1.2份，氢氧化钠0.5份。
4.如权利要求1所述的一种可降解压裂液稠化剂，其特征在于，所述过硫酸钾与亚硫酸氢钠用量质量比为1:1。
5.如权利要求1所述的一种可降解压裂液稠化剂，其特征在于，所述三元聚合物的分子量≥80万。
6.一种制备如权利要求1所述的压裂液稠化剂的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)取丙烯酰胺，甲基丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺加入到水中，搅拌均匀后加入1/2～2/3的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，用氢氧化钠调节反应液pH为9～10，氮气置换3次后，加热至50～55℃，反应5～7h，然后再加入剩余的过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物，反应2～3h，获得三元聚合物；
(2)向步骤(1)制备的三元聚合物中加入十八烷基三甲基溴化铵、三聚甘油二异硬脂酸酯和十四烷基羧酸钠，搅拌均匀，得压裂液稠化剂。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，水的用量为以丙烯酰胺，甲基丙烯酸和N,N-二甲基丙烯酰胺总用量计，1～2ml/g。
8.如权利要求1所述的压裂液稠化剂在压裂液中的应用，其特征在于，所述压裂液稠化剂在压裂液中用量为0.5wt％～1.0wt％。
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