具有控水功能的自缔合压裂液体系及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有控水功能的自缔合压裂液体系及其制备方法，其采用阳离子聚合物为稠化剂，阴离子表面活性剂为交联剂，二者交联体系与相应破胶剂作用后，将阳离子聚合物的大分子链段打断，由高分子变成小分子，并形成一定浓度的小分子阳离子聚合物溶液；这种小分子阳离子聚合能在地层中发生强烈吸附，从而改变地层的润湿性，将地层岩石表面改变成强亲水性质，增大水的附着能和流动阻力，起到控水降水的作用；该自缔合压裂液体系制备方法简单，反应条件温和，操作方便，易于工业化生产。

Self association fracturing fluid system with water control function and preparation method thereof

The invention discloses a water control function of the self association of fracturing fluid system and preparation method thereof, which adopts cationic polymer as thickening agent, anionic surfactant as crosslinking agent, crosslinking system and two corresponding breaker after the chains of cationic polymer from polymer into a small interrupt. Molecular, cationic polymer solution and the formation of a certain concentration; this small molecule cationic polymerization strongly adsorbed on the formation, thus changing the wettability of rock surface formation, will change into strong hydrophilic properties, increasing water adhesion energy and flow resistance, to control water precipitation; the self association of fracturing fluid system has simple preparation method, mild reaction conditions, convenient operation and easy industrialized production.

【技术实现步骤摘要】
具有控水功能的自缔合压裂液体系及其制备方法
本专利技术涉及油气井压裂改造作业
，特别涉及一种具有控水功能的自缔合压裂液体系及其制备方法。
技术介绍
压裂是一种油田油井增产措施，通过高粘流体压裂液体系压开地层形成裂缝并携带支撑剂进入地层裂缝，施工后支撑剂残留在裂缝中并防止裂缝闭合，从而在地层形成一条高导流通道以增加产量。现有的压裂液体系主要包括胍胶压裂液、滑溜水压裂液、VES清洁压裂液、阴离子聚合物压裂液和缔合聚合物压裂液等；利用这些压裂液体系压开地层后形成的渗流通道既是油气流的通道也是地层水的通道；然而，地层水的产出必然会造成油产量降低，因此，有必要开发一种具有控水功能的压裂液体系，使压裂施工后增加油气产量的同时，能阻止地层水的产出，即在压裂改造后增加油气产量的同时，还能有效控制和阻止地层水的产出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能有效控制和阻止地层水的产出的具有控水功能的自缔合压裂液体系。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述自缔合压裂液体系的制备方法。为此，本专利技术技术方案如下：一种具有控水功能的自缔合压裂液体系，包括阳离子聚合物、阴离子表面活性剂、破胶剂和溶剂水；其中，所述阳离子聚合物为二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，其分子量为150～300万；所述阴离子表面活性剂为碳数为12～18的烷基苯磺酸；所述阳离子聚合物和阴离子表面活性剂的质量比为(4～6):(3～5)；所述溶剂水的质量为所述阳离子聚合物和所述阴离子表面活性剂的总质量的100～150倍；所述破胶剂占所述阳离子聚合物、所述阴离子表面活性剂和溶剂水的总质量的0.04～0.05％。优选，所述阳离子聚合物的分子量为200～260万。优选，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸或或十二烷基苯磺酸盐，如十二烷基苯磺酸钠。优选，所述破胶剂为过硫酸铵，也可以选用过硫酸铵胶囊。一种具有控水功能的自缔合压裂液体系的制备方法，包括如下步骤：S1、阳离子聚合物的制备：将摩尔比为1～1.5:1的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)加入溶剂水中，并搅拌混合均匀，使两种单体总质量占所述混合反应液中的质量分数为20～30％，得到混合反应液；室温下向混合反应液中继续加入占二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵总质量的0.05～0.1％的引发剂，在氮气氛围保护下反应25～35min，停止反应，将得到白色的胶状体在65～70℃下烘干、粉碎，即为阳离子聚合物；阳离子聚合反应式如下：S2、自缔合压裂液体系制备：现场使用时，将阳离子聚合物和阴离子表面活性剂按照质量比(4～6):(3～5)加入至溶剂水中，搅拌1～2min至完全混合均匀，使二者发生自缔合交联形成交联体系，其中，溶剂水的加入量为所述阳离子聚合物和所述阴离子表面活性剂的总质量的100～150倍；然后加入占所述交联体系总质量的0.04～0.05％的破胶剂。优选，所述步骤S1中，与所述引发剂同时加入的还包括占所混合反应液总质量3～5％的发泡剂，其可以将整个聚合体系构建成一个水溶液泡沫聚合体系，有效提高合成聚合物的分子量。优选，所述引发剂为氧化-还原体系引发剂，具体地为过硫酸铵—亚硫酸氢钠引发体系。优选，一种分子量为150～200万的阳离子聚合物的制备方法：将摩尔比为1～1.5:1的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)加入溶剂水中，搅拌混合均匀，得到混合反应液，其中，两种单体总质量占混合反应液的质量分数为25～30％；室温下向混合反应液中继续加入占所述混合反应液的总质量的0.05～0.1％的引发剂，在氮气氛围保护下反应25～35min，最终得到白色的胶状体，在65～70℃下烘干、粉碎，即为阳离子聚合物。该分子量为150～200万的阳离子聚合物与相应的阴离子表面活性剂缔合稠化形成交联体系适用于井温＜80℃的井下压裂作业。优选，一种分子量为200～260万的阳离子聚合物的制备方法：将摩尔比为1～1.5:1的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)加入溶剂水中，搅拌混合均匀，得到混合反应液，其中，两种单体总质量占混合反应液的质量分数为25～30％；室温下向混合反应液中继续加入占所述混合反应液的总质量的0.05～0.1％的引发剂和占所述混合反应液的总质量的3～5％的发泡剂，在氮气氛围保护下反应25～35min，最终得到白色的胶状体，在65～70℃下烘干、粉碎，即为阳离子聚合物。该分子量为200～260万的阳离子聚合物与相应的阴离子表面活性剂缔合稠化形成交联体系适用于井温为40～180℃的井下压裂作业，且其在井温为80～130℃下的井下压裂作业效果更为显著。优选，一种分子量为260～300万的阳离子聚合物的制备方法：将摩尔比为1～1.5:1的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)加入溶剂水中，搅拌混合均匀，得到混合反应液，其中，两种单体总质量占混合反应液的质量分数为20～25％；室温下向混合反应液中继续加入占所述混合反应液的总质量的0.05～0.1％的引发剂和占所混合反应液总质量的3～5％的发泡剂，在氮气氛围保护下反应25～35min，最终得到白色的胶状体，在65～70℃下烘干、粉碎，即为阳离子聚合物。该分子量为260～300万的阳离子聚合物与相应的阴离子表面活性剂缔合稠化形成交联体系适用于井温为130～180℃的井下压裂作业。此外，经上述步骤S2得到的所述交联体系的冻胶粘度为230～300mPa.S，满足其携带支撑剂的要求。其中，所述阳离子聚合物作为稠化剂，其聚合物大分子为T型网状结构，支链上具有带有阳离子基团，与作为交联剂的阴离子表面活性剂混合时依靠电荷吸引作用发生自缔合稠化形成交联体系。所述步骤S2中，所述破胶剂和交联体系的混合现用现配，其具体加入量与下入井下温度和对应破胶时间相关，使破胶后的压裂液为平均分子量8000～10000的小分子阳离子聚合物溶液，能在地层中发生强烈吸附，从而改变地层的润湿性，将地层岩石表面改变成强亲水，增大水的附着力和流动阻力，起到控水降水的作用。此外，这些小分子阳离子聚合物由于在地层中发生强烈吸附，从而使地层的润湿性变为强亲水，水与岩石的接触角小于30°，能有效防止粘土水化膨胀；相比于其它目前使用的压裂体系：1)不用考虑瓜胶类压裂体系的降解变质问题；2)无需再加入其它辅助化学试剂，即具有良好的防膨特性。该具有控水功能的自缔合压裂液体系采用阳离子聚合物为稠化剂，阴离子表面活性剂为交联剂，二者交联体系与相应破胶剂作用后，将阳离子聚合物的大分子链段打断，由高分子变成小分子，并形成一定浓度的小分子阳离子聚合物溶液；这种小分子阳离子聚合能在地层中发生强烈吸附，从而改变地层的润湿性，将地层岩石表面改变成强亲水性质，增大水的附着能和流动阻力，起到控水降水的作用；该自缔合压裂液体系制备方法简单，反应条件温和，操作方便，易于工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。实施例1称取20gDMDAAC(纯度为65％)和20gDMC(纯度为78％)依次加入到60g的去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有控水功能的自缔合压裂液体系，其特征在于，包括阳离子聚合物、阴离子表面活性剂、破胶剂和溶剂水；其中，所述阳离子聚合物为二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，其分子量为150～300万；所述阴离子表面活性剂为碳数为12～18的烷基苯磺酸；所述阳离子聚合物和阴离子表面活性剂的质量比为(4～6):(3～5)；所述溶剂水的质量为所述阳离子聚合物和所述阴离子表面活性剂的总质量的100～150倍；所述破胶剂占所述阳离子聚合物、所述阴离子表面活性剂和溶剂水的总质量的0.04～0.05％。

【技术特征摘要】
1.一种具有控水功能的自缔合压裂液体系，其特征在于，包括阳离子聚合物、阴离子表面活性剂、破胶剂和溶剂水；其中，所述阳离子聚合物为二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，其分子量为150～300万；所述阴离子表面活性剂为碳数为12～18的烷基苯磺酸；所述阳离子聚合物和阴离子表面活性剂的质量比为(4～6):(3～5)；所述溶剂水的质量为所述阳离子聚合物和所述阴离子表面活性剂的总质量的100～150倍；所述破胶剂占所述阳离子聚合物、所述阴离子表面活性剂和溶剂水的总质量的0.04～0.05％。2.根据权利要求1所述的具有控水功能的自缔合压裂液体系，其特征在于，所述阳离子聚合物的分子量为200～260万。3.根据权利要求1所述的具有控水功能的自缔合压裂液体系，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸或十二烷基苯磺酸盐。4.根据权利要求1所述的具有控水功能的自缔合压裂液体系，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵。5.一种具有控水功能的自缔合压裂液体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备分子量为150～300万的阳离子聚合物，所述阳离子聚合物为二甲基二烯丙基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中泽，徐克彬，任孝柯，陈清，孙海林，白田增，曾昊，杨煜，王航，穆海林，刘汉强，张鹏，瞿红霞，江新民，徐昊洋，杜鑫芳，陈天昊，郑立军，高秀君，夏克文，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12