壓裂液增稠劑及其制備方法和壓裂液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓裂液增稠劑及其制備方法和壓裂液，所述壓裂液增稠劑組成為：丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水，其中，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15％～25％，所述引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04％～0.09％，本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑，解決了現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物作為壓裂液的增稠劑時(shí)由于胍膠及其改性物易腐敗造成破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差的技術(shù)問題。
【專利說明】
壓裂液増稠劑及其制備方法和壓裂液
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣田助劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全過程攜砂低摩阻滑溜水的壓裂液增稠劑及其制備方法和壓裂液?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]壓裂是低滲透油氣藏的主要增產(chǎn)措施之一，是利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱油氣層水力壓裂，油氣層壓裂工藝過程是用壓裂車，把高壓大排量具有一定粘度的液體擠入油氣層，當(dāng)把油氣層壓出許多裂縫后，加入支撐劑(如石英砂等)充填進(jìn)裂縫，提高油氣層的滲透能力，以增加注水量(注水井)或產(chǎn)油量(油井)，在壓裂過程中， 注入井內(nèi)的液體都稱為壓裂液，壓裂液是壓裂技術(shù)的重要組成部分，一般對壓裂液的性能要求:黏度高，潤滑性好，濾失量小，對被壓裂的流體層無堵塞及損害，對流體礦無污染，一般壓裂液有水基壓裂液、油基壓裂液、乳狀壓裂液、泡沫壓裂液及酸基壓裂液等類型。[〇〇〇3]目前，常用的壓裂液主要是以胍膠及其改性物為稠化劑的水基壓裂液，該壓裂液在各油氣田得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的增產(chǎn)效果，但隨著長慶油氣田“工廠化”壓裂作業(yè)模式的提出和環(huán)保形勢日趨嚴(yán)峻，要求水基壓裂液除了具有低傷害、低摩阻、低成本、 易返排、易連續(xù)混配特點(diǎn)之外，還要具有易回收，重復(fù)利用率高的特點(diǎn)，以減少壓后返排液對環(huán)境和土壤污染的同時(shí)節(jié)省用水量。
[0004]然而以胍膠及其改性物作為壓裂液的稠化劑時(shí)，胍膠及其改性物具有植物膠易腐敗的缺點(diǎn)，凍膠依靠化學(xué)交聯(lián)形成后，破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差，所以以胍膠及其改性物作為壓裂液的稠化劑時(shí)不能緩解環(huán)保壓力且無法滿足“工廠化” 施工要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種壓裂液增稠劑，解決了現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物作為壓裂液的增稠劑時(shí)由于胍膠及其改性物易腐敗造成破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明還提供一種壓裂液增稠劑的制備方法，制備過程中操作簡單易于控制，制備而成的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，該壓裂液增稠劑具有很好的增粘效果，適時(shí)調(diào)整其使用濃度便能實(shí)現(xiàn)降阻水和攜砂液功能。
[0007]本發(fā)明提供一種壓裂液，該壓裂液包含上述制備的壓裂液增稠劑，應(yīng)用時(shí)該壓裂液的返排液處理工藝簡單、返排效果較好、成本較低、重復(fù)利用率高，緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)能夠很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0008]本發(fā)明提供一種壓裂液增稠劑，所述壓裂液增稠劑組成為:丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水，其中， 所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，所述引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04%?0.09%。
[0009]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑中，該壓裂液增稠劑由丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N_ 二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水組成，其中所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚五個(gè)組分在壓裂液增稠劑中占的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，即丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N- 二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15 %?25 %，例如丙烯酰胺的質(zhì)量百分比可以為5%，不飽和羧酸的質(zhì)量百分比可以為5%，烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比可以為3%，N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比可以為3%，鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比可以為3%，或者丙烯酰胺的質(zhì)量百分比可以為8%，不飽和羧酸的質(zhì)量百分比可以為8%，烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比可以為5%，N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比可以為2%，鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比可以為2%，本發(fā)明中，只要丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和在15%?25%的范圍內(nèi)，丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N- 二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比可以任意組合。
[0010]本發(fā)明中，還包含引發(fā)劑，引發(fā)劑為一類容易受熱分解成自由基(即初級自由基)的化合物，可用于引發(fā)烯類、雙烯類單體的自由基聚合和共聚合反應(yīng)，也可用于不飽和聚酯的交聯(lián)固化和高分子交聯(lián)反應(yīng)，本發(fā)明中，通過包含引發(fā)劑引發(fā)丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N- 二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚進(jìn)行反應(yīng)從而制得壓裂液增稠劑，本發(fā)明中，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04 %?0.09 %，例如，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比可以為0.06 %、也可以為0.08 %，還可以為了 0.09 %，本發(fā)明中，壓裂液增稠劑是以水作分散介質(zhì)的，所以，當(dāng)丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04%?0.09%時(shí)，剩余的質(zhì)量百分比為水的質(zhì)量百分比。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個(gè)具體方案中，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%,且所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的摩爾比為99:25:1:1:1，S卩，壓裂液增稠劑中的所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚按照摩爾比為99:25:1:1:1混合，且混合后，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)具體方案中，所述引發(fā)劑包括但不限于由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，且所述硫酸銨和所述硫代硫酸鉀的摩爾比為1:1，本發(fā)明中，所述引發(fā)劑還可以由過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉組成，所述過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉按照摩爾比為1:1量取，其中，當(dāng)引發(fā)劑為過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉時(shí)，引發(fā)劑的添加方式為先添加所述過硫酸鉀，5min后再添加所述亞硫酸氫鈉，本發(fā)明中，引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成時(shí)，引發(fā)劑的添加方式可以先添加過硫酸銨，5min后再添加硫代硫酸鉀，或者同時(shí)將過硫酸銨和硫代硫酸鉀添加。 [〇〇13] 在本發(fā)明的一個(gè)具體方案中，本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，由丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚反應(yīng)生成增稠劑時(shí)，所述不飽和羧酸可以為丙烯酸、丁烯酸或金屬酸鹽中的一種或多種，其中丙烯酸可以為直鏈的丙烯酸，還可以為帶有支鏈的丙烯酸，丁烯酸可以為直鏈的丁烯酸，還可以為帶有支鏈的丁烯酸，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中烷基碳原子數(shù)可以為7、8或12,所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中聚氧烯醚可以為聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中不飽和酸酯可以為丙烯酸酯或丁烯酸酯，其中丙烯酸酯可以為直鏈的丙烯酸酯， 還可以為帶有支鏈的丙烯酸酯，丁烯酸酯可以為直鏈的丁烯酸酯，還可以為帶有支鏈的丁烯酸酯；所述N，N-二甲基-烷基叔胺中烷基碳原子數(shù)為6-18,例如N，N-二甲基-烷基叔胺中烷基碳原子數(shù)可以為8、9或12 ;所述鹵代環(huán)醚中鹵代基團(tuán)為氟、氯或溴，例如可以為氟代環(huán)醚，可以為氯代環(huán)醚，還可以為溴代環(huán)醚，具體根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選取合適的不飽和羧酸、 烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚來生成增稠劑。
[0014]本發(fā)明還提供上述壓裂液增稠劑的制備方法，包括以下過程:
[0015]將不飽和羧酸溶解在水中，調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C ;
[0016]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入丙烯酰胺和烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯攪拌溶解；
[0017]加入引發(fā)劑，反應(yīng)lh后加入N，N-二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚，反應(yīng)時(shí)間為 6-8h，制得所述壓裂液增稠劑，其中，
[0018]所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量份數(shù)之和為15?25,所述引發(fā)劑質(zhì)量份數(shù)為 0.04?0.09,余量為水。
[0019]本發(fā)明中，將不飽和羧酸溶解在水中，用氫氧化鉀調(diào)整溶液的pH為7,將反應(yīng)液體恒溫水浴到35°C，然后在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入丙烯酰胺和烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯攪拌溶解，再加入引發(fā)劑，反應(yīng)lh后繼續(xù)加入N，N-二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚，繼續(xù)反應(yīng)8-10小時(shí)后制得壓裂液增稠劑。
[0020]本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑中，該壓裂液增稠劑由丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水，其中所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚五個(gè)組分在壓裂液增稠劑中占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為15?25,即丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，例如例如丙烯酰胺的質(zhì)量百分比可以為5%，不飽和羧酸的質(zhì)量百分比可以為5%，烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比可以為3%，N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比可以為3%，鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比可以為3%，或者丙烯酰胺的質(zhì)量百分比可以為8%，不飽和羧酸的質(zhì)量百分比可以為8%，烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比可以為5%，N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比可以為2%，鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比可以為2%，本發(fā)明中，只要丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、 N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和在15%?25%的范圍內(nèi)，丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N- 二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比可以任意組合。[0021 ] 本發(fā)明中，還包含引發(fā)劑，引發(fā)劑為一類容易受熱分解成自由基(即初級自由基)的化合物，可用于引發(fā)烯類、雙烯類單體的自由基聚合和共聚合反應(yīng)，也可用于不飽和聚酯的交聯(lián)固化和高分子交聯(lián)反應(yīng)，本發(fā)明中，通過包含引發(fā)劑引發(fā)丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N- 二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚進(jìn)行反應(yīng)從而制得壓裂液增稠劑，本發(fā)明中，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04 %?0.09 %，例如，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比可以為0.06 %、也可以為0.08 %，還可以為了 0.09 %，本發(fā)明中，壓裂液增稠劑是以水作分散介質(zhì)的，所以，當(dāng)丙烯酰胺的質(zhì)量百分比、不飽和羧酸的質(zhì)量百分比、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯的質(zhì)量百分比、N，N-二甲基-烷基叔胺的質(zhì)量百分比和鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04%?0.09%時(shí)，剩余的質(zhì)量百分比為水的質(zhì)量百分比。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)具體方案中，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%,且所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的摩爾比為99:25:1:1:1，S卩，壓裂液增稠劑中的所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚按照摩爾比為99:25:1:1:1混合，且混合后，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)具體方案中，所述引發(fā)劑包括但不限于由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，且所述硫酸銨和所述硫代硫酸鉀的摩爾比為1:1，本發(fā)明中，所述引發(fā)劑還可以由過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉組成，所述過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉按照摩爾比為1:1量取，其中，當(dāng)引發(fā)劑為過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉時(shí)，引發(fā)劑的添加方式為先添加所述過硫酸鉀，5min后再添加所述亞硫酸氫鈉，本發(fā)明中，引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成時(shí)，引發(fā)劑的添加方式可以先添加過硫酸銨，5min后再添加硫代硫酸鉀，或者同時(shí)將過硫酸銨和硫代硫酸鉀添加。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)具體方案中，本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，由丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N- 二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚反應(yīng)生成增稠劑時(shí)，所述不飽和羧酸可以為丙烯酸、丁烯酸或金屬酸鹽中的一種或多種，其中丙烯酸可以為直鏈的丙烯酸，還可以為帶有支鏈的丙烯酸，丁烯酸可以為直鏈的丁烯酸，還可以為帶有支鏈的丁烯酸，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中烷基碳原子數(shù)可以為7、8或12，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中聚氧烯醚可以為聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中不飽和酸酯可以為丙烯酸酯或丁烯酸酯，其中丙烯酸酯可以為直鏈的丙烯酸酯，還可以為帶有支鏈的丙烯酸酯，丁烯酸酯可以為直鏈的丁烯酸酯，還可以為帶有支鏈的丁烯酸酯；所述N，N- 二甲基-烷基叔胺中烷基碳原子數(shù)為6-18，例如N，N- 二甲基-烷基叔胺中烷基碳原子數(shù)可以為8、9或12 ;所述鹵代環(huán)醚中鹵代基團(tuán)為氟、氯或溴，例如可以為氟代環(huán)醚，可以為氯代環(huán)醚，還可以為溴代環(huán)醚，具體根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選取合適的不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N- 二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚來生成增稠劑。
[0025]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑制備方法中，所述加入N，N- 二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚，反應(yīng)時(shí)間為6-8h，制得所述壓裂液增稠劑，包括:
[0026]加入所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚，反應(yīng)時(shí)間為8-10h，制得膠狀產(chǎn)物；
[0027]將所述膠狀產(chǎn)物侵泡在乙醇中；
[0028]將所述侵泡后的膠狀產(chǎn)物沖洗、烘干和粉碎，制得所述壓裂液增稠劑。
[0029]本發(fā)明還提供一種壓裂液，所述壓裂液至少包括上述壓裂液增稠劑，壓裂液增稠劑是壓裂液中的主要添加劑之一，其性能好壞對壓裂液綜合性能、壓裂施工效果都有著重要影響，尤其面臨高溫、低滲、堿敏儲層的開發(fā)，需要增稠能力更強(qiáng)、對地層傷害更小、高溫穩(wěn)定性好的增稠劑，本發(fā)明中，壓裂液包括上述制備的壓裂液增稠劑時(shí)，壓裂液增稠劑在壓裂液的質(zhì)量百分比可以為0.10% -0.60%，例如，壓裂液的質(zhì)量百分比可以為0.1%、 0.15%、0.25%或0.5%，本發(fā)明提供的的壓裂液增稠劑是由丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水混合組成，該壓裂液增稠劑與現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物為主的稠化劑相比，本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，適時(shí)調(diào)整其使用濃度實(shí)現(xiàn)降阻水和攜砂液功能，不腐敗，耐溫耐鹽性能好，這樣使得該壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排，返排液回收工藝簡單，利用率高，只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用， 所以本發(fā)明提供的包含了上述制備的壓裂液增稠劑的壓裂液，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能夠更好地滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0030]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑，通過由丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水混合制得該壓裂液增稠劑，且所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，所述引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04%? 0.09%，該壓裂液增稠劑解決了現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物作為壓裂液的增稠劑時(shí)由于胍膠及其改性物易腐敗造成破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差的技術(shù)問題；本發(fā)明通過提出一種壓裂液增稠劑的制備方法，制備過程中操作簡單易于控制，制備而成的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，該壓裂液增稠劑具有很好的增粘效果，適時(shí)調(diào)整其使用濃度便能實(shí)現(xiàn)降阻水和攜砂液功能；本發(fā)明還提供一種壓裂液，該壓裂液包含上述制備的壓裂液增稠劑，應(yīng)用時(shí)該壓裂液的返排液處理工藝簡單、返排效果較好、成本較低、重復(fù)利用率高，緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)能夠很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例， 對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑可以添加到壓裂液中，用于低滲砂巖儲層油氣田壓裂過程中降阻水和攜砂液，或者還應(yīng)用到其他石油鉆井液中，用于增加鉆井液的粘度。[〇〇33] 實(shí)施例1
[0034] 本實(shí)施例中，壓裂液增稠劑的原料構(gòu)成和各成分的質(zhì)量如下:
[0035]丙烯酸:18.0lg;
[0036]丙烯酰胺:70.37g ;
[0037]壬酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯:6.26g ;
[0038]N，N-二甲基-己基叔胺:1.20g ;
[0039]氟代環(huán)氧丙烷:0? 75g
[0040]引發(fā)劑:0.40g;
[0041]水:386.36g;
[0042]引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，過硫酸銨和硫代硫酸鉀的質(zhì)量分別為:
[0043]過硫酸銨:0.21g ;
[0044]硫代硫酸鉀:0? 1呢。
[0045]具體制備過程如下:
[0046]將18.0lg丙烯酸溶解在386.36g水中，用氫氧化鉀調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C;
[0047]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入70.37g的丙烯酰胺和6.26g壬基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯攪拌溶解；
[0048]分別加入0? 21g過硫酸銨和0? 19g硫代硫酸鉀，反應(yīng)lh后，再加入1.20gN，N-二甲基-己基叔胺和0.75g氟代環(huán)氧丙烷，反應(yīng)8-10小時(shí)后制得膠狀產(chǎn)物，用大量的乙醇侵泡膠狀產(chǎn)物，然后沖洗、烘干粉碎制得本發(fā)明壓裂液增稠劑。
[0049]將實(shí)施例1中制備的壓裂液增稠劑進(jìn)行檢測，得到壓裂液增稠劑的各性能參數(shù)為:水解度:11.5% ;特性粘數(shù):787.7ml/g ;粘均分子量:334.68X 104g/m〇l。
[0050]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽性能較好，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物作為壓裂液的增稠劑時(shí)由于胍膠及其改性物易腐敗造成破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差的技術(shù)問題，本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑添加到壓裂液中，形成的壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排。而且返排液回收工藝簡單，利用率高，只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0051]實(shí)施例2
[0052]本實(shí)施例中，壓裂液增稠劑的原料構(gòu)成和各成分的質(zhì)量如下:
[0053]丙烯酸:18.0lg;
[0054]丙烯酰胺:70.37g ;
[0055]辛酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯:6.40g ;
[0056]N，N-二甲基-辛基叔胺:1.46g;
[0057]氯代環(huán)氧丙烷:0? 92g
[0058]引發(fā)劑:0.25g;
[0059]水:388.64g ;
[0060]弓丨發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，過硫酸銨和硫代硫酸鉀的質(zhì)量分別為:
[0061]過硫酸銨:0.136g;
[0062]硫代硫酸鉀:0? 114g。
[0063]具體制備過程如下:
[0064]將18.0lg丙烯酸溶解在388.64g水中，用氫氧化鉀調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C;
[0065]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入70.37g的丙烯酰胺和6.40g辛酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯攪拌溶解；
[0066]分別加入0.136g過硫酸銨和0.114g硫代硫酸鉀，反應(yīng)lh后，再加入1.46gN，N_二甲基-辛基叔胺和0.92g氯代環(huán)氧丙烷，反應(yīng)8-10小時(shí)后制得膠狀產(chǎn)物，用大量的乙醇侵泡膠狀產(chǎn)物，然后沖洗、烘干粉碎制得本發(fā)明壓裂液增稠劑。
[0067]將實(shí)施例2中制備的壓裂液增稠劑進(jìn)行檢測，得到壓裂液增稠劑的各性能參數(shù)為:水解度:11.1% ;特性粘數(shù):714.63ml/g ;粘均分子量:298.68X 104g/m〇l。
[0068]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽性能較好，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物作為壓裂液的增稠劑時(shí)由于胍膠及其改性物易腐敗造成破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差的技術(shù)問題，本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑添加到壓裂液中，形成的壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排。而且返排液回收工藝簡單，利用率高，只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0069]實(shí)施例3
[0070]本實(shí)施例中，壓裂液增稠劑的原料構(gòu)成和各成分的質(zhì)量如下:
[0071]丁烯酸:21.52g;
[0072]丙烯酰胺:70.37g ;
[0073]十二烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯:6.68g ;
[0074]N，N-二甲基-十二烷基叔胺:1.86g ;
[0075]氯代環(huán)氧丙烷:0? 92g ;
[0076]引發(fā)劑:0.40g;
[0077]水:304.05g ;
[0078]引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，過硫酸銨和硫代硫酸鉀的質(zhì)量分別為:
[0079]過硫酸銨:0? 21g ;
[0080]硫代硫酸鉀:0? 19g。
[0081]具體制備過程如下:
[0082]將21.52g 丁烯酸溶解在304.05g水中，用氫氧化鉀調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C;
[0083]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入70.37g的丙烯酰胺和6.68g十二烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯攪拌溶解；
[0084]分別加入0? 21g過硫酸銨和0? 19g硫代硫酸鉀，反應(yīng)lh后，再加入1.86gN，N-二甲基-十二烷基叔胺和〇.92g氯代環(huán)氧丙烷，反應(yīng)8-10小時(shí)后制得膠狀產(chǎn)物，用大量的乙醇侵泡膠狀產(chǎn)物，然后沖洗、烘干粉碎制得本發(fā)明壓裂液增稠劑。
[0085]將實(shí)施例3中制備的壓裂液增稠劑進(jìn)行檢測，得到壓裂液增稠劑的各性能參數(shù)為:水解度:11.7% ;特性粘數(shù):728.77ml/g ;粘均分子量:320.36X 104g/m〇l。
[0086]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽性能較好，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中以胍膠及其改性物作為壓裂液的增稠劑時(shí)由于胍膠及其改性物易腐敗造成破膠后返排液處理難度大，成本高，重復(fù)利用可行性差的技術(shù)問題，本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑添加到壓裂液中，形成的壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排。而且返排液回收工藝簡單，利用率高，只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0087]實(shí)施例4
[0088]本實(shí)施例中，壓裂液增稠劑的原料構(gòu)成和各成分的質(zhì)量如下:
[0089]丁烯酸:21.52g;
[0090]丙烯酰胺:70.37g ;
[0091]壬基酚聚氧丙烯醚丁烯酸酯:6.54g ;
[0092]N，N-二甲基-十二烷基叔胺:6.68g ;
[0093]4-溴代環(huán)氧丁烷:2.30g ;
[0094]引發(fā)劑:0.25g;
[0095]水:429.64g ;
[0096]且引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，過硫酸銨和硫代硫酸鉀的質(zhì)量分別為:
[0097]過硫酸銨:0? 136g ;
[0098]硫代硫酸鉀:0? 114g。
[0099]具體制備過程如下:
[0100]將21.52g 丁烯酸溶解在429.64g水中，用氫氧化鉀調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C;
[0101]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入70.37g的丙烯酰胺和6.54g壬基酚聚氧丙烯醚丁烯酸酯攪拌溶解；
[0102]分別加入0.136g過硫酸銨和0.114g硫代硫酸鉀，反應(yīng)lh后，再加入6.68gN，N-二甲基-十二烷基叔胺和2.30g 4-溴代環(huán)氧丁烷，反應(yīng)8-10小時(shí)后制得膠狀產(chǎn)物，用大量的乙醇侵泡膠狀產(chǎn)物，然后沖洗、烘干粉碎制得本發(fā)明壓裂液增稠劑。
[0103]將實(shí)施例4中制備的壓裂液增稠劑進(jìn)行檢測，得到壓裂液增稠劑的各性能參數(shù)為:水解度:11.7% ;特性粘數(shù):739.68ml/g ;粘均分子量:319.68X 104g/m〇l。
[0104]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽性能較好，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑添加到壓裂液中，形成的壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排。而且返排液回收工藝簡單，利用率高， 只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0105]實(shí)施例5
[0106]本實(shí)施例中，壓裂液增稠劑的原料構(gòu)成和各成分的質(zhì)量如下:
[0107]丁烯酸:21.52g;
[0108]丙烯酰胺:70.37g;
[0109]十二烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯:6.68g ;
[0110]N，N-二甲基-壬基叔胺:1.59g;
[0111]4-氯代環(huán)氧丁烷:1.06g ;
[0112]引發(fā)劑:0.40g;
[0113]水:404.88g;
[0114]且引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，過硫酸銨和硫代硫酸鉀的質(zhì)量分別為:
[0115]過硫酸銨:0.2lg;
[0116]硫代硫酸鉀:0.19g。
[0117]具體制備過程如下:
[0118]將21.52g 丁烯酸溶解在404.88g水中，用氫氧化鉀調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C;
[0119]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入70.37g的丙烯酰胺和6.68g十二烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯攪拌溶解；
[0120]分別加入0? 21g過硫酸銨和0? 19g硫代硫酸鉀，反應(yīng)lh后，再加入1.59g N，N-二甲基-壬基叔胺和1.06g 4-氯代環(huán)氧丁烷，反應(yīng)8-10小時(shí)后制得膠狀產(chǎn)物，用大量的乙醇侵泡膠狀產(chǎn)物，然后沖洗、烘干粉碎制得本發(fā)明壓裂液增稠劑。
[0121]將實(shí)施例1中制備的壓裂液增稠劑進(jìn)行檢測，得到壓裂液增稠劑的各性能參數(shù)為:水解度:11.3% ;特性粘數(shù):728.94ml/g ;粘均分子量:324.69X 104g/m〇l。
[0122]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽性能較好，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑添加到壓裂液中，形成的壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排，而且返排液回收工藝簡單，利用率高， 只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0123]實(shí)施例6
[0124]本實(shí)施例中，壓裂液增稠劑的原料構(gòu)成和各成分的質(zhì)量如下:
[0125]丁烯酸:21.52g;
[0126]丙烯酰胺:70.37g;
[0127]十二烷基酚聚氧丙烯醚丁烯酸酯:6.96g ;
[0128]N，N-二甲基-十六烷基叔胺:2.57g;
[0129]溴代環(huán)氧丙烷:1.44g;
[0130]引發(fā)劑:0.25g;
[0131]水:411.44g;
[0132]且引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，過硫酸銨和硫代硫酸鉀的質(zhì)量分別為:
[0133]過硫酸銨:0.136g;
[0134]硫代硫酸鉀:0? 114g。
[0135]具體制備過程如下:
[0136]將21.52g 丁烯酸溶解在411.44g水中，用氫氧化鉀調(diào)整pH為7,恒溫水浴到15°C;
[0137]在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入70.37g的丙烯酰胺和6.96g十二烷基酚聚氧丙烯醚丁烯酸酯攪拌溶解；
[0138]分別加入0.136g過硫酸銨和0.114g硫代硫酸鉀，反應(yīng)lh后，再加入2.57g N， N-二甲基-十六烷基叔胺和1.44g溴代環(huán)氧丙烷，反應(yīng)8-10小時(shí)后制得膠狀產(chǎn)物，用大量的乙醇侵泡膠狀產(chǎn)物，然后沖洗、烘干粉碎制得本發(fā)明壓裂液增稠劑。
[0139]將實(shí)施例1中制備的壓裂液增稠劑進(jìn)行檢測，得到壓裂液增稠劑的各性能參數(shù)為:水解度:11.4% ;特性粘數(shù):747.28ml/g ;粘均分子量:294.38X 104g/m〇l。
[0140]本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑不腐敗，耐溫耐鹽性能較好，在水中起粘快，滿足連續(xù)混配要求，具有很好的增粘效果，本發(fā)明制備的壓裂液增稠劑添加到壓裂液中，形成的壓裂液返排效果好，可實(shí)現(xiàn)無液氮伴注條件下快速返排。而且返排液回收工藝簡單，利用率高， 只需要做簡單過濾處理即可重復(fù)使用，能夠緩解環(huán)保壓裂的同時(shí)還能很好滿足“工廠化”壓裂作業(yè)要求。
[0141] 最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓裂液增稠劑，其特征在于，所述壓裂液增稠劑組成為:丙烯酰胺、不飽和羧酸、烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、N，N-二甲基-烷基叔胺、鹵代環(huán)醚、引發(fā)劑和水，其中，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量百分比之和為15%?25%，所述引發(fā)劑的質(zhì)量百分比為0.04%?0.09%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液增稠劑，其特征在于，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的摩爾比為 99:25:1:1:1 ； 所述引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，且所述硫酸銨和所述硫代硫酸鉀的摩爾比為 1:1ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂液增稠劑，其特征在于，所述不飽和羧酸為丙烯酸、丁烯酸或金屬酸鹽中的一種或多種； 所述N，N- 二甲基-烷基叔胺中烷基碳原子數(shù)為6-18 ; 所述鹵代環(huán)醚中鹵代基團(tuán)為氟、氯或溴。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的壓裂液增稠劑，其特征在于，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中烷基碳原子數(shù)為7、8或12，且所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中聚氧烯醚為聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中不飽和酸酯為丙烯酸酯或者丁稀酉交酷O5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的壓裂液增稠劑的制備方法，其特征在于，包括以下過程: 將不飽和羧酸溶解在水中，調(diào)整PH為7，恒溫水浴到15°C ; 在持續(xù)通氮?dú)獾臈l件下，加入丙烯酰胺和烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯攪拌溶解； 加入引發(fā)劑，反應(yīng)Ih后加入N，N- 二甲基-烷基叔胺和鹵代環(huán)醚，反應(yīng)時(shí)間為6-8h，制得所述壓裂液增稠劑，其中， 所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的質(zhì)量份數(shù)之和為15?25，所述引發(fā)劑質(zhì)量份數(shù)為0.04?0.09，余量為水。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、所述不飽和羧酸、所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯、所述N，N- 二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚的摩爾比為99:25:1:1:1 ； 所述引發(fā)劑由過硫酸銨和硫代硫酸鉀組成，且所述硫酸銨和所述硫代硫酸鉀的摩爾比為 1:1ο7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述不飽和羧酸為丙烯酸、丁烯酸或金屬酸鹽中的一種或多種； 所述N，N- 二甲基-烷基叔胺中烷基碳原子數(shù)為6-18 ; 所述鹵代環(huán)醚中鹵代基團(tuán)為氟、氯或溴。8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一所述的制備方法，其特征在于，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中烷基碳原子數(shù)為7、8或12，且所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中聚氧烯醚為聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚，所述烷基酚聚氧烯醚不飽和酸酯中不飽和酸酯為丙烯酸酯或者丁烯酸酯。9.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一所述的制備方法，其特征在于，所述加入N，N-二甲基-烷基 叔胺和鹵代環(huán)醚，反應(yīng)時(shí)間為6-8h，制得所述壓裂液增稠劑，包括:加入所述N，N-二甲基-烷基叔胺和所述鹵代環(huán)醚，反應(yīng)時(shí)間為8-10h，制得膠狀產(chǎn)物； 將所述膠狀產(chǎn)物侵泡在乙醇中；將所述侵泡后的膠狀產(chǎn)物沖洗、烘干和粉碎，制得所述壓裂液增稠劑。10.—種壓裂液，其特征在于，所述壓裂液至少包括權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的壓裂液 增稠劑，且所述壓裂液增稠劑在所述壓裂液中的質(zhì)量百分比為0.10% -0.60%。
【文檔編號】C09K8/68GK105985765SQ201510083617
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月16日
【發(fā)明人】李寧軍, 趙振峰, 李憲文, 丁里, 張燕明, 李小玲, 孟磊, 石華強(qiáng), 呂小明, 祖凱, 肖元相, 王亞娟, 胡陽明, 馬新星
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司