[发明专利]一种用于水基压裂速溶型稠化剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水基压裂液的稠化剂，具体来说，本发明涉及用于可在线作业水基压裂液的速溶型的低残渣合成聚合物稠化剂以及该稠化剂的合成方法。

背景技术

我国油田基本都已进入开采中后期，综合含水率上升，油层渗透率下降，对油井采取压裂造缝手段是改善油井渗透率，提高采油效率，增加产量的最可行手段，提高老油田产量的同时又不伤害油藏的最有效的方法是对地层采取压裂施工，而在众多压裂施工方法中，成本优势最大，技术最成熟的就是水基压裂；

目前油气田实施水力压裂施工的流程是先配液，然后等待干粉增稠剂在储液罐中经过足够时间的充分溶胀后再进行压裂施工。这种传统的配液与施工作业模式，不仅存在着施工周期长、配液强度大的问题，而且长时间的配制和储存容易导致基液降解、粘度降低，如不能及时使用或施工失败，基液将全部变质，由此造成极大的浪费和损失，也增加了成本与环保压力。同时，随着国内页岩气勘探开发进程的加快，水平井压裂用液量大、罐群数量多、场地占用面积大，传统的配液方式已不能满足页岩气井大规模压裂的需求。

在西方发达国家增产压裂施工中，为了提高工作效率，保证施工质量，已经采用连续配液车进行连续压裂施工。为此，配套连续混配车的应用，已经开发出速溶胍胶压裂液，且得到了广泛的应用。连续混配是将常规先配液、后施工的压裂工艺改为一种边配边注的连续式压裂施工工艺。所有的化学添加剂在压裂施工过程中实时加入，不但可以实现实时调整各种添加剂与液体配方，还可根据实际情况配制液体，减少添加剂浪费、环境污染等问题，并能够有效提高压裂施工效率。长期以来，人们对增稠剂的作了大量的研究工作，目前，国内外常用的压裂液增稠剂有三种类型：①天然植物胶及其衍生物；②纤维素衍生物；③合成水溶性聚合物。他们各有自己的优缺特点。国内使用较多的仍为植物胶压裂液体系，但是，这一体系中存在的水不溶物较多，即使采用一级羟丙基胍尔胶，其水不溶物也在8％以上。同时，使用植物胶压裂液体系时残渣也较多，这对地层和裂缝的伤害较大。而且，其交联条件为弱碱性，不适合于酸性地层。开发能够在线连续混配作业且满足低残渣、适合酸性地层使用的新型稠化剂代替胍胶非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于水基压裂中的低残渣、适合任何地层使用的能够在线连续混配的速溶型稠化剂，该稠化剂具有3分钟速溶、低残渣、适用范围广、耐高温150℃、耐剪切、耐盐等优点。

本发明的另一个目的在于提供一种合成上述稠化剂的方法，该方法能够简便易行且高效地合成稠化剂。

本发明采用了如下的技术方案：

一种用于水基压裂中的低残在线作业速溶型稠化剂，其由甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、N-乙烯基-2-吡咯烷酮六种单体共聚而成，其中，六种单体的重量比依次对应为(3-4)∶1∶1∶1∶(1-1.5)∶1。

上述稠化剂中，各单体与水的重量百分比组成为：

(a)20至30重量％的甲基丙烯酰胺；

(b)5至8重量％的二甲基二烯丙基氯化铵；

(c)5至8重量％的丙烯酰胺；

(d)5至10重量％的丙烯酸；

(e)10至20重量％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐；

(f)5至10重量％的N-乙烯基-2-吡咯烷酮；

(g)余量为水。

其中，甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、N-乙烯基-2-吡咯烷酮六种单体共聚形成不可水解聚合物。

其中，所述共聚物的分子量为200-500。

其中，上述稠化剂是通过水溶液催化剂法产生自由基结合平板聚合工艺的方式共聚制得。

一种合成上述稠化剂的方法，其包括如下步骤：

(1)将甲基丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐、N-乙烯基-2-吡咯烷酮六种单体按比例称量并进行混配；

(2)将上述混配好的单体放入蒸馏水中进行溶液的配制；

(3)调节溶液的pH值和温度，使溶液的pH值在4.5±0.5，所述温度为10±1℃；

(4)将水溶液利用氧化还原催化剂产生自由基来使上述单体发生共聚聚合。

(5)将引发后的溶液导入平板聚合槽内进行再聚合。