[发明专利]一种改性丙烯酰胺聚合物增稠剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性丙烯酰胺聚合物增稠剂及其制备方法，属于油田化学技术领域，可广泛适应于低渗储层压裂改造的压裂液体系中。

背景技术

压裂技术是各国油气增储、增产重要措施之一，压裂液更是压裂技术的重要组成部分。增稠剂是水基压裂液最主要的添加剂之一，用以提高压裂液的粘度，降低滤失，悬浮和携带支撑剂，其性能直接影响压裂施工的成功率和效果。

随着石油开采技术的不断发展和开采难度的增加，对压裂液增稠剂提出更高要求。目前使用的增稠剂原料主要有植物胶及其衍生物和合成聚合物，其中合成聚合物增稠剂包括聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯类、聚乙烯基胺等合成聚合物，这类聚合物通过控制合成条件，改变其性质，可以满足压裂施工需要，但它们存在的问题有：压裂液交联对pH值敏感性高，能够交联的pH值范围较小，且交联时间受pH值及交联基团双重影响而不易控制；聚合物增稠剂基液粘度过大，泵送困难影响施工，交联初始粘度高至几千毫帕秒，导致摩阻较高；抗盐性能差，对强氧化性的常规破胶剂的敏感性较大。目前在开发压裂用聚合物增稠剂方面虽已取得一些研究成果,但能实现工业化生产并满足压裂现场作业要求的种类较少,为此尚需加大开发研究力度。

ZL201210061819.X公开了一种应用于低渗、碱敏储层以及注水井的压裂改造的低分子聚合物压裂液，其所用的XT-3低分子聚合物增稠剂，是丙烯酰胺、丙烯酸钠与（2-丙烯酰胺基-2-甲基）丙基磺酸钠的共聚物，使用该增稠剂所配制的压裂液存在的不足之处在于压裂液交联对pH值环境敏感性高，交联时间不易控制等问题。

ZL201310064240.3公开了一种压裂液用反相乳液聚合物稠化剂及其制备方法，所述的聚合物由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺、阳离子单体和N、N-亚甲基双丙烯酰胺在乳化剂中引发聚合而成，该体系增稠剂合成组分较多，合成工艺较复；增稠剂用量较大，成本较高。

ZL201310052060.3公开了一种两性离子型聚合物水基压裂液稠化剂及其制备方法，该稠化剂由烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、阳离子单体和乙烯基单体，并引入一种可聚合表面活性剂单体共聚所得，具有疏水缔合作用，剪切稳定性较强，但压裂液复配组分较多，抗盐性能差，且合成工艺复杂，不易于工业生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的聚合物压裂液交联环境局限性大、初始粘度偏大、抗盐性能差的缺陷，针对聚合物增稠剂引入能够抑制酰胺基团水解的乙烯基单体和具有强水化性和耐盐功能的磺酸盐基团，提供一种水溶性好、易交联、具有良好耐盐抗剪切性能，合成工艺简单易于工业生产的压裂用聚合物增稠剂，同时在于提供上述压裂用聚合物增稠剂的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案加以实现：

一种改性丙烯酰胺聚合物增稠剂，含有式（1）所示结构通式：

其中x为60～70%，y为15～25%，m为5～15%，n为5～15%。

该聚合物分子量为40万～80万。

一种改性丙烯酰胺聚合物增稠剂制备方法，按质量份数由240～350份去离子水、10～30份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠、40～80份丙烯酰胺、6～8份丙烯酸、4～12份乙烯基单体、0.1～0.3份氧化还原引发剂和0.05～0.15份水溶性偶氮类引发剂，在pH为5～7，温度为30～60℃的条件下，进行多级引发共聚而成，其具体方法如下：

(1)在带搅拌器和温度计的反应器中按质量份数加入240～350份去离子水、搅拌加入10～30份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠、40～80份丙烯酰胺、6～8份丙烯酸、4～12份乙烯基单体，搅拌至完全溶解；

(2)用质量分数为10～30%的氢氧化钠水溶液将步骤(1)所述的反应混合液在冷却条件下将pH调节至5～7，升温到30～60℃，通氮气20～40分钟至氧气除尽，迅速向反应体系中加入0.1～0.3份的氧化还原体系引发剂和0.05～0.15份的水溶性偶氮类引发剂进行多级引发，搅拌均匀后停止搅拌，保温反应6～20h，反应结束后，经剪切造粒、干燥、粉碎即得改性丙烯酰胺聚合物增稠剂，其反应过程如下：

其中x为60～70%，y为15～25%，m为5～15%，n为5～15%。

该聚合物分子量为40万～80万。

所述的丙烯酸为丙烯酸、α-甲基丙烯酸中的一种。