[发明专利]一种缔合型两性离子聚合物稠化剂和增稠辅剂组成的清洁压裂液

说明书

技术领域

本发明属于油气藏或油田增产、增稠措施用支撑剂压裂液技术领域，特别涉及一种缔合型两性离子聚合物稠化剂和增稠辅剂组成的清洁压裂液。

背景技术

国内外最常用的压裂液主要是以天然植物胶、纤维素和合成聚合物为稠化剂的水基压裂液，目前已在各油田取得了广泛应用，并得到了良好的增产效果。 

目前使用的压裂液增稠剂品种很多，可分为天然聚多糖及其衍生物与合成聚合物两大类，其中胍胶及其衍生物的应用最广。但其应用缺陷是使用胍胶及其衍生物作为增稠剂的压裂液，破胶后残渣会留在裂缝内，残留在裂缝中的聚合物将严重降低支撑剂充填层的渗透率，从而伤害地层，导致压裂效果变差，携砂能力减弱，限制了其作用的充分发挥。目前以合成聚合物作为增稠剂的这类产品的合成原理和工艺较简单，其缺点表现也很明显，抗高温能力有限(低于85℃)，并且在使用时需要加入交联剂提高压裂液的粘度，增强其携砂能力。故使用成本增高。且不易于配制、储存和泵送，不利于在现场推广应用。这些压裂液虽然能够通过与地层烃类或水混合破胶，但该过程所需时间较长。

目前在油田压裂后大都使用快速返排工艺，在压裂施工结束后，立即放喷，尽量减少压裂液在地层的停留时间。为了满足油田需要，故产生了对清洁压裂液增稠剂的需求。清洁压裂液增稠剂使用强氧化剂强制破胶。破胶后无残渣不伤害地层，对岩芯的伤害较低。

总之，近年来，压裂液增稠剂研究和应用正在朝着多样化、抗高温、低成本的方向发展，并且不同类型的压裂液增稠剂都在不断地丰富和发展，但是大部分研究限于室内试验阶段，受合成工艺、成本等条件的限制，新产品很难进入现场。因而使得清洁压裂液增稠剂的生产应用并没有达到应有的效果。

发明内容

名词解释：

压裂：压裂就是利用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。其中由稠化剂和支撑剂组成压裂液。

压裂液可分为以下两类 ：A 水基压裂液，如稠化水、水冻胶、水包油乳化液、水基泡沫和某些酸性溶液等 ；B 油基压裂液，如稠化油、油包水乳化液、油基泡沫等。

如无特别说明，本发明中所述的百分比均为质量百分比。

本发明的主要目的是针对上述现有技术中存在的压裂液增稠剂抗温能力有限、使用成本高、且不易于配制、储存和泵送、破胶时间较长等问题，提供一种新的清洁压裂液增稠剂，其耐高温性能显著增强，使用方便且成本低，易于配制、储存和泵送，且破胶迅速。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

1、缔合型两性离子聚合物稠化剂

这种缔合型两性离子聚合物是由阴离子丙烯酸盐、丙烯酰胺及季铵盐阳离子长链单体通过引发剂在水溶中聚合而成的水溶性聚合物。阳离子长链单体中一种是由5-22个碳原子的叔胺与卤代烯烃反应而得的产物，其反应式如下：

另一种是卤代烃与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反应生成的产物，反应式如下：

上述反应所得阳离子单体对应的缔合型两性离子聚合物的分子结构式分别如下：

                             式I

                    式II

式I和式II中的n为丙烯酰胺，质量分数为55-85%；m：为丙烯酸盐，质量分数为10%-25%；y为长链的季胺盐阳离子能溶于水的单体，质量分数为5%-20%；M为Na+、K+、Li+、NH4+等离子； R为烷基，其碳原子数为5-22个；X为卤素元素。

具有上述分子结构的共聚物具有两性离子的特性，同时有长链的大单体加入。在水溶液中能通过离子键和氢键发生较强烈的缔合反应使水溶液增稠，同时具有很高抗温、抗盐、抗剪切能力。阳离子单体的碳原子数的多少决定产品缔合能力的强弱，碳原子数多缔合度高，但产品在水溶液中不好溶解，反而粘度不高；碳原子数少产品水溶性好，但缔合能力小，抗温、抗盐、抗剪切能力差，用于油气藏压裂的稠化剂不适用，故选择碳原子数为5-22个，最佳是8-18个。