一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，具体涉及一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法。

背景技术

在油田开发中，随着能源需求量增多和油气藏的勘探和开采，对油井的钻进深度和储层温度有了更高的要求。随着井深的进一步延长，储层盐含量也随之增加，因此为了达到双重目的，便对整个压裂液体系的耐温耐盐性提出了更高的要求。然而目前市面上现有压裂液主要有：水基压裂液、酸基压裂液、油基压裂液和泡沫压裂液等，这些压裂液的应用领域均较为单一，随着储层盐含量和储层温度的增加，它们由于自身基团的单一性，到达更深的储层后，会面临压裂液粘度保持率低、携砂率低和返排率低等问题，因此并不适合高温、高盐度的深储层。

针对以上面临的问题，本发明研发了一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂，因新型耐盐单体引入，使制备的新型共聚物以提高现有聚合物的耐盐性。此外，由于共聚物中耐高温单体的掺人，以及分子链中含有较长的疏水链，当共聚物的添加量达到一定程度时，可有效增强压裂液的整体水动力性能和耐温性，同时在泵注剪切过程和高温地层中保持较高的粘度值，适用于储层温度和盐含量高的压裂液油井。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法，解决现有技术中的压裂液不适合高温、高盐度的深储层的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：

一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂，由丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)和耐盐单体(KS-1)四种单体聚合而成。

进一步的技术方案是，增稠剂分子式结构如下：

本发明采用的第二种技术方案为：

一种制备如第一种技术方案中一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂的方法。

更进一步的技术方案是，包括如下步骤，步骤S1,往混合容器内加入混合溶剂55～65份、乳化剂7～8份，并且对混合容器进行加热，使混合容器内混合溶剂和乳化剂的温度保持在25～35°，并且进行恒温搅拌；步骤S2，除去混合容器中混合溶剂和乳化剂内的氧气；步骤S3,往混合容器内缓慢加入丙烯酰胺(AM)单体25～30份，丙烯酸(AA)单体1～8份，耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)1～5份，耐盐单体(KS-1)1～10份，并且使混合容器内温度保持在25～35°进行恒温搅拌；步骤S4,往混合容器内加入引发剂0.03～0.04份，并调节混合容器内反应液的pH值至6.5～7.2；步骤S5,继续对混合容器进行加热，使混合容器内的温度保持在40～45℃，并且继续搅拌，直到继续加引发剂，混合容器内温度不再变化；步骤S6,继续保温一定时间后得到油包水乳液，然后加入0.35～0.45份转相剂OP-10，即可获得增稠剂。

更进一步的技术方案是，步骤S1中混合溶剂为由3#白油和高纯水组成的混合液，其中3#白油和高纯水的质量比为3#白油:高纯水＝1.5:2.5。

更进一步的技术方案是，步骤S4中引发剂至少包括过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-抗坏血酸、过硫酸铵-抗坏血酸、过硫酸铵-水溶性偶氮V50和过硫酸钾-水溶性偶氮V50中的一种。

更进一步的技术方案是，步骤S1中乳化剂为Span-80与Tween-80的复配乳化剂。

更进一步的技术方案是，复配乳化剂Span-80与Tween-80的质量配比为Span-80:Tween-80＝2:1。

更进一步的技术方案是，步骤S1中，混合容器内温度保持在30℃，搅拌速率控制800r/min；步骤S2中，通过往混合溶剂和乳化剂内通入氮气来除去混合溶剂和乳化剂内的氧气。

更进一步的技术方案是，步骤S3中，使混合容器内温度保持在30°进行40min恒温搅拌，进行充分乳化；步骤S5中，继续搅拌的时间为3h，其中搅拌速率控制在800～1000r/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过观察乳液的稳定性和流动状态，以及各组分添加量进行优化，并通过对制得的耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂进行性能测试，实验证明，这种增稠剂不仅具有耐温、耐盐、易溶和易粘等优点，还克服了现有压裂液稠化剂由于自身功能基团的单一性，会在高盐度、高温度的复杂深井储层环境下，分子链极易发生卷曲、粘稠程度明显降低等问题。所介绍的这种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂，其分子量高达2500～3500万，其生产方法操作简便，适用范围广，可通过调节增稠剂的添加量来改变其各种性能，不仅能实现实时泵注，在线混配，还能满足大排量施工要求，并且易于回收，返排液不会对系统的运砂性产生任何的干扰，也不会对储层造成任何伤害。

附图说明

图1为本发明一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法的乳化机理图和反应机理图。

图2为本发明一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法实施例2制得的增稠剂外观示意图。

图3为本发明一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法实施例3配制的超分子线性压裂液的耐温耐剪切图。

图4为本发明一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法实施例4配制的分子线性压裂液的耐盐图。

图5为本发明一种耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂及其制备方法实施例5配制的超分子线性压裂液的减租性能图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本实施例增稠剂的制备步骤，如下：

S1：在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，加入混合溶剂(3#白油和高纯水组成的混合液，其中3#白油与高纯水的质量比为m(3#白油):m(高纯水)＝1.5:2.5)55份、乳化剂(Span-80与Tween-80的复配乳化剂，其质量比为m(Span-80):m(Tween-80)＝2:1)7份，并将装有混合液的四口烧瓶置于水浴锅中进行水浴加热，同时混合搅拌6min，其中水浴加热温度控制在30℃，搅拌速率控制在800r/min；

S2：将四口烧瓶接入通气管，然后通入30min的N

S3：沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入丙烯酰胺(AM)单体26份，丙烯酸(AA)单体8份，耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)3份，耐盐单体(KS-1)6份，然后继续保持30℃的温度，持续搅拌40min，进行充分乳化；

S4：乳化过后，继续沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入引发剂(过硫酸钾-水溶性偶氮V50)0.03份，并调节反应液的pH值至7.0；

S5：将水浴加热温度上调至42℃，然后持续搅拌反应3h，其中搅拌速率控制在800r/min；

S6：当上述反应结束后，停止通N

实施例2：

本实施例增稠剂的制备步骤，如下：

S1：在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，加入混合溶剂(3#白油和高纯水组成的混合液，其中3#白油与高纯水的质量比为m(3#白油):m(高纯水)＝1.5:2.5)60份、乳化剂(Span-80与Tween-80的复配乳化剂，其质量比为m(Span-80):m(Tween-80)＝2:1)7.5份，并将装有混合液的四口烧瓶置于水浴锅中进行水浴加热，同时混合搅拌6min，其中水浴加热温度控制在30℃，搅拌速率控制在800r/min；

S2：将四口烧瓶接入通气管，然后通入30min的N

S3：沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入丙烯酰胺(AM)单体28份，丙烯酸(AA)单体7份，耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)2.5份，耐盐单体(KS-1)7份，然后继续保持30℃的温度，持续搅拌40min，进行充分乳化；

S4：乳化过后，继续沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入引发剂(过硫酸铵-水抗坏血酸)0.03份，并调节反应液的pH值至7.0；

S5：将水浴加热温度上调至43℃，然后持续搅拌反应3h，其中搅拌速率控制在850r/min；

S6：当上述反应结束后，停止通N

图2是实施例2制得的增稠剂外观示意图。

实施例3：

本实施例增稠剂的制备步骤，如下：

S1：在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，加入混合溶剂(3#白油和高纯水组成的混合液，其中3#白油与高纯水的质量比为m(3#白油):m(高纯水)＝1.5:2.5)57份、乳化剂(Span-80与Tween-80的复配乳化剂，其质量比为m(Span-80):m(Tween-80)＝2:1)8份，并将装有混合液的四口烧瓶置于水浴锅中进行水浴加热，同时混合搅拌6min，其中水浴加热温度控制在30℃，搅拌速率控制在800r/min；

S2：将四口烧瓶接入通气管，然后通入30min的N

S3：沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入丙烯酰胺(AM)单体27.54份，丙烯酸(AA)单体6.4份，耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)5份，耐盐单体(KS-1)7.8份，然后继续保持30℃的温度，持续搅拌40min，进行充分乳化；

S4：乳化过后，继续沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入引发剂(过硫酸铵-水溶性偶氮V50)0.04份，并调节反应液的pH值至7.0；

S5：将水浴加热温度上调至45℃，然后持续搅拌反应3h，其中搅拌速率控制在950r/min；

S6：当上述反应结束后，停止通N

超分子线性压裂液的耐温耐剪切测试

利用高温流变仪对压裂液进行耐温耐剪切测试，取50mL的超分子线性压裂液倒入旋转圆筒测试系统，在140℃和170s-1的剪切速度下进行耐温耐剪切试验。

测试结果如图3所示，在测试结束时，超分子线性压裂液的终点粘度仍可保持在84.95mPa·s，远大于压裂液通用技术标准中大于50mPa·s的要求，表现出优异的耐温耐剪切性能。

实施例4：

本实施例增稠剂的制备步骤，如下：

S1：在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，加入混合溶剂(3#白油和高纯水组成的混合液，其中3#白油与高纯水的质量比为m(3#白油):m(高纯水)＝1.5:2.5)56份、乳化剂(Span-80与Tween-80的复配乳化剂，其质量比为m(Span-80):m(Tween-80)＝2:1)7.3份，并将装有混合液的四口烧瓶置于水浴锅中进行水浴加热，同时混合搅拌6min，其中水浴加热温度控制在30℃，搅拌速率控制在800r/min；

S2：将四口烧瓶接入通气管，然后通入30min的N

S3：沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入丙烯酰胺(AM)单体30份，丙烯酸(AA)单体8份，耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)5份，耐盐单体(KS-1)10份，然后继续保持30℃的温度，持续搅拌40min，进行充分乳化；

S4：乳化过后，继续沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入引发剂(过硫酸铵-水溶性偶氮V50)0.04份，并调节反应液的pH值至7.0；

S5：将水浴加热温度上调至44℃，然后持续搅拌反应3h，其中搅拌速率控制在900r/min；

S6：当上述反应结束后，停止通N

耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂的耐盐性能测试，测试结果如图4所示。详细测试步骤为：为了模拟深井储层的高盐环境，将NaCl、KCl、CaCl

从图4可以看出，添加量为0.7wt％增稠剂在高纯水、20000ppm、40000ppm、60000ppm、80000ppm复合盐水中的粘度值分别保持在210mPa·s、178mPa·s、156mPa·s、135mPa·s、117mPa·s，结果表明，该增稠剂具有良好的抗盐性，其保持率分别为84.76％、74.29％、64.29％、55.71％。

实施例5：

本实施例增稠剂的制备步骤，如下：

S1：在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中，加入混合溶剂(3#白油和高纯水组成的混合液，其中3#白油与高纯水的质量比为m(3#白油):m(高纯水)＝1.5:2.5)58.15份、乳化剂(Span-80与Tween-80的复配乳化剂，其质量比为m(Span-80):m(Tween-80)＝2:1)7.5份，并将装有混合液的四口烧瓶置于水浴锅中进行水浴加热，同时混合搅拌6min，其中水浴加热温度控制在30℃，搅拌速率控制在800r/min；

S2：将四口烧瓶接入通气管，然后通入30min的N

S3：沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入丙烯酰胺(AM)单体29份，丙烯酸(AA)单体7.4份，耐温单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)5份，耐盐单体(KS-1)10份，然后继续保持30℃的温度，持续搅拌40min，进行充分乳化；

S4：乳化过后，继续沿四口烧瓶的助剂添加口缓慢加入引发剂(过硫酸铵-水溶性偶氮V50)0.04份，并调节反应液的pH值至7.0；

S5：将水浴加热温度上调至41℃，然后持续搅拌反应3h，其中搅拌速率控制在900r/min；

S6：当上述反应结束后，停止通N2，继续保温一定时间后得到油包水乳液，加入0.4份转相剂OP-10，即可获得耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂。

耐温耐盐型一体化超分子线性压裂液增稠剂的减阻性能测试，测试结果如图5所示。详细测试步骤为：0.02wt％、0.04wt％、0.06wt％、0.08wt％和0.1wt％的水溶液，经过充分搅拌后得到压裂液，将配制的不同浓度的压裂液在管道流速为6.5m/s的条件下，通过管路摩阻仪对其减阻性能进行评价，测试结果如图5所示。

从图5可以看出，在压裂液技术规范中，相对减阻率均满足70％以上的规定，当加入浓度为0.08wt％时，其减阻比达到80.3％，并表现出良好的减阻效果

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。