稠化剂、形成其的组合物、乳状液聚合物、压裂液体系及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种稠化剂、形成其的组合物、乳状液聚合物、压裂液体系及其应用。稠化剂的分子量为10万～1000万，按100重量份计，形成稠化剂的组合物包括：10～20份丙烯酰胺，1～20份N,N

【技术实现步骤摘要】
稠化剂、形成其的组合物、乳状液聚合物、压裂液体系及其应用


[0001]本专利技术涉及压裂液制备领域，具体而言，涉及一种稠化剂、形成其的组合物、乳状液聚合物、压裂液体系及其应用。

技术介绍

[0002]瓜尔胶压裂液不可避免的存在水不溶残渣，一些商业瓜尔胶中所含水不溶杂质更是高达10％左右。交联瓜尔胶压裂液体系中残渣含量较高，对地层伤害性大，一般在30％以上。
[0003]为了减小压裂液体系对地层的伤害，研究人员研发了一些其他类型的压裂液体系。比如低伤害的VES清洁压裂液，但该压裂液体系中表面活性剂加量在3％以上，成本高、滤失量大，并且所适用储层温度一般不超过120℃。此外，VES清洁压裂液针对气藏使用时，破胶难控制。泡沫压裂液和无水压裂液的低输运能力、设备要求、高成本等因素使得这类压裂液暂时被限制在高粘土水敏地层的小范围压裂施工。交联聚合物清洁压裂液显示具有优良的耐温性，但是此类压裂液存在抗剪切性能差、难破胶、裂缝导流能力较低等问题。
[0004]目前研制出的非交联聚合物现场配液繁琐，基本为稠化剂、粘度增效剂、结构增强剂等其它多种压裂液性能保护剂复配使用，并且对压裂液配液水质要求较高，需要添加金属离子螯合剂等。
[0005]基于上述问题的存在，有必要提供一种同时满足对地层伤害小，残渣少、抗剪切及配制过程方便的新型压裂液体系。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种稠化剂、形成其的组合物、乳状液聚合物、压裂液体系及其应用，以解决现有的压裂液体系无法同时满足对地层伤害小，残渣少、抗剪切及配制过程方便等要求的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种形成稠化剂的组合物，稠化剂的分子量为10万～1000万，按100重量份计，形成稠化剂的组合物包括：10～20份丙烯酰胺，1～20份N,N-二甲基丙烯酰胺，10～80份丙烯酸钠，1～15份阳离子可聚合表面活性剂，0.2～3份黏弹性表面活性剂、0～3份有机盐，0～5份无机盐，0.01～1份引发剂以及余量的水，阳离子可聚合表面活性剂为C原子数为12～22的脂肪叔胺与卤代烯烃共聚形成的聚合物，分子量为303～443。
[0008]进一步地，阳离子可聚合表面活性剂的制备过程中，脂肪叔胺与卤代烯烃的重量比为(10～100):(5～60)。
[0009]进一步地，脂肪叔胺具有式(Ⅰ)所示结构：
[0010]其中，R为烷基或芳基，a为7、9、11、13、15、17或21；卤代烯烃选自对溴苯乙烯、对氯苯乙烯、溴代丙烯和氯代丙烯组成的组中的一种或多种。
[0011]进一步地，阳离子可聚合表面活性剂的制备过程的聚合温度为30～80℃，聚合时间为4～36h。
[0012]进一步地，按100重量份计，形成稠化剂的组合物包括：15～20份丙烯酰胺，15～20份N,N-二甲基丙烯酰胺，25～35份丙烯酸钠，5～10份阳离子可聚合表面活性剂，1～2份黏弹性表面活性剂，2～3份有机盐，3～5份无机盐，0.5～1份引发剂以及余量的水。
[0013]进一步地，黏弹性表面活性剂选自顺式-13-二十二碳烯酰胺基丙基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、顺式-13-二十二碳烯酰胺基丙基二甲基羟丙基羧基甜菜碱、十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和十六烷基三甲基溴化铵组成的组中的一种或多种。
[0014]进一步地，引发剂选自偶氮二异丁脒盐酸、过硫酸钾和亚硫酸氢钠组成的组中的一种或多种；有机盐选自水杨酸钠、对氨基水杨酸钠和苯甲酸钠组成的组中的一种或多种；无机盐选自氯化钾、氯化铵和硫酸铵组成的组中的一种或多种。
[0015]本申请的另一方面还提供了一种稠化剂，稠化剂以上述形成稠化剂的组合物为原料在惰性气氛下进行聚合反应制得。
[0016]本申请的又一方面还提供了一种乳状液聚合物，按重量份计，乳状液聚合物包括：白油10～99份、乳液体系稳定剂0.5～5份、提切剂0.5～3份、稠化剂1～90份、乳化剂0.5～5份、防腐剂0.1～1份，助溶剂0～2份，0～5份热稳定剂，其中稠化剂为本申请提供的稠化剂。
[0017]进一步地，按重量份计，乳状液聚合物包括：白油10～60份、乳液体系稳定剂1～3份、提切剂1～2份、稠化剂40～90份、乳化剂3～5份、防腐剂0.3～0.5份、助溶剂1～2份和热稳定剂3～5份。
[0018]进一步地，白油选自10号白油或15号白油；乳液体系稳定剂选自有机膨润土、钙基膨润土和钠基膨润土组成的组中的一种或多种；提切剂选自聚乙二醇20000、聚乙二醇15000和聚乙二醇10000组成的组中的一种或多种；乳化剂选自聚乙二醇单油酸酯、油酸聚氧乙烯醚、司盘-80、吐温-80和OP-10组成的组中的一种或多种；防腐剂选自十六烷基三甲基氯化铵、苯甲酸钠山和梨酸钾组成的组中的一种或多种；热稳定剂选自硫代硫酸钠、碳酸氢钠和亚磷酸酯组成的组中的一种或多种；助溶剂选自甲酸钠、尿素和硫酸钠组成的组中的一种或多种；优选地，助溶剂为甲酸钠、尿素和硫酸钠的混合液，且重量比为(0.1～0.3):(0.2～1.2):(0.1～0.5)。
[0019]本申请的又一方面还提供了一种压裂液体系，该压裂液体系包括水、破胶剂和本申请提供的乳状液聚合物。
[0020]本申请的再一方面还提供一种上述稠化剂、乳状液聚合物或压裂液体系在石油工程与化工领域中的应用。
[0021]应用本专利技术的技术方案，在引发剂的作用下，丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙
烯酸钠以及具有特定结构的阳离子可聚合表面活性剂能够形成具有超长阳离子表面活性剂侧链的稠化剂分子。黏弹性表面活性剂形成的短链蠕虫状胶束或囊泡胶束能够与聚合物稠化剂分子的超长阳离子表面活性剂侧链连接构建超分子结构，形成立体网络结构，增加体系黏弹性。形成的超分子结构能够在高温高剪切速率下，通过蠕虫状胶束与囊泡胶束之间的形态转换和聚合物稠化剂分子的构象变化，抑制高温高剪切速率对聚合物稠化剂分子进行降解。同时上述阳离子可聚合表面活性剂的加入不仅有利于提高上述稠化剂形成的压裂液体系的粘度和携砂能力，同时还有利于降低破胶液与储层岩石的表界面张力，促进液体返排。为了进一步提高稠化剂的综合性能，可以加入一些可选药剂(比如有机盐、无机盐、助溶剂及热稳定剂等)。此外，上述组合物形成稠化剂与水混合后能够迅速溶胀，因而具有配制过程简便的优点。综上所述，上述组合物制得的稠化剂具有耐高温、粘度高及使用简便等优点。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1示出了测试条件下，测试实施例1中提供的0.5wt％乳状液聚合物清洁压裂液在90℃流变性能曲线图；
[0024]图2示出了测试条件下，测试实施例2中提供的0.8wt％乳状液聚合物清洁压裂液在120℃流变性能曲线图；
[0025]图3示出了测试条件下，测试实施例3中提供的1.0wt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成稠化剂的组合物，其特征在于，所述稠化剂的分子量为10万～1000万，按100重量份计，所述形成稠化剂的组合物包括：10～20份丙烯酰胺，1～20份N,N-二甲基丙烯酰胺，10～80份丙烯酸钠，1～15份阳离子可聚合表面活性剂，0.2～3份黏弹性表面活性剂、0～3份有机盐，0～5份无机盐，0.01～1份引发剂以及余量的水，所述阳离子可聚合表面活性剂为C原子数为12～22的脂肪叔胺与卤代烯烃共聚形成的聚合物，分子量为303～443。2.根据权利要求1所述的形成稠化剂的组合物，其特征在于，所述阳离子可聚合表面活性剂的制备过程中，所述脂肪叔胺与所述卤代烯烃的重量比为(10～100):(5～60)。3.根据权利要求1或2所述的形成稠化剂的组合物，其特征在于，所述脂肪叔胺具有式(Ⅰ)所示结构：其中，R为烷基或芳基，a为7、9、11、13、15、17或21；所述卤代烯烃选自对溴苯乙烯、对氯苯乙烯、溴代丙烯和氯代丙烯组成的组中的一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的形成稠化剂的组合物，其特征在于，所述阳离子可聚合表面活性剂的制备过程的聚合温度为30～80℃，聚合时间为4～36h。5.根据权利要求4所述的形成稠化剂的组合物，其特征在于，按100重量份计，所述形成稠化剂的组合物包括：15～20份所述丙烯酰胺，15～20份所述N,N-二甲基丙烯酰胺，25～35份所述丙烯酸钠，5～10份所述阳离子可聚合表面活性剂，1～2份所述黏弹性表面活性剂，2～3份所述有机盐，3～5份所述无机盐，0.5～1份引发剂以及余量的水。6.根据权利要求1至5中任一项所述的形成稠化剂的组合物，其特征在于，所述黏弹性表面活性剂选自顺式-13-二十二碳烯酰胺基丙基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、顺式-13-二十二碳烯酰胺基丙基二甲基羟丙基羧基甜菜碱、十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和十六烷基三甲基溴化铵组成的组中的一种或多种。7.根据权利要求6所述的形成稠化剂的组合物，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁脒盐酸、过硫酸钾和亚硫酸氢钠组成的组中的一种或多种；所述有...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋其辉，杨向同，张晔，张扬，侯腾飞，张奎，马汝涛，李会丽，乔岩，袁亮，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：