專利名稱：一種超分子多元締合清潔壓裂液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣田開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超分子多元締合清潔壓裂液及其制備方法。
背景技術(shù)：
近幾年開(kāi)發(fā)的表面活性劑清潔壓裂液，雖然對(duì)油層的傷害很小，但不具有常用的瓜爾膠壓裂液的流變性能和濾失性能，這就可能導(dǎo)致濾液侵入地層深處、液體效率低(限制了縫長(zhǎng)和縫寬)以及濾液清除的潛在困難。此外，清潔壓裂液表面活性劑用量大(3%-4%)，使用成本高，這無(wú)疑限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種超分子多元締合清潔壓裂液及其制備方法，
一種油田用鉆固井硅膜承壓劑，由以下重量份的組分制成:
水95-98份、稠化劑0.3-0.6份、交聯(lián)劑0.3-0.6份、表面活性劑0.3-0.6份、防膨劑1-2份、破膠劑0.01-0.05份組成，所述的稠化劑的制備方法如下:首先將丙烯類單體配制成10-50%的水溶液，用質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至6-8，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在焦亞硫酸鈉作為引發(fā)劑作用下，升溫至20-50°C進(jìn)行聚合反應(yīng)，得粘彈性超分子多元締合聚合物膠體，剪切造粒，干燥粉碎，即得；所述的交聯(lián)劑的制備，取10.0份氯氧化鋯加入70份水中，攪拌溶解，再依次加入4.4份檸檬酸、0.6份木糖醇、1.2份二乙醇胺，控制溫度45-50°C，反應(yīng)制得檸檬酸鋯螯合物；所述的表面活性劑采用乙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)或丙 撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨);防膨劑選用環(huán)氧丙基三甲基氯化銨；破膠劑選用過(guò)硫酸銨。上述的丙烯類單體為丙烯酰胺、N, N-甲叉雙丙烯酰胺(MBA)、2_丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)中的一種或多種。上述的稠化劑的另一制備方法如下:
首先將100份丙烯酰胺、16份N，N-甲叉雙丙烯酰胺(MBA)、12份2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)、8份二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)單體配制成40%的水溶液，用質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至7，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在引發(fā)劑亞硫酸氫鈉的作用下，升溫至30°C進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1.5小時(shí)，得粘彈性多支化高分子聚合物膠體，剪切造粒，干燥粉碎制成干粉，即得。上述的交聯(lián)劑的另一制備方法如下:
取10份四氯化鈦加入70份水中，攪拌溶解，再依次加入3.6份檸檬酸、1.5份乙二醇、
1.0份二乙醇胺，控制溫度45-50°C，反應(yīng)制得有機(jī)鈦螯合物。—種油田用鉆固井硅膜承壓劑的制備方法，由以下制作步驟制成(按重量份):首先制備所述稠化劑，其次制備所述交聯(lián)劑，最后用量筒量取98.5份自來(lái)水倒入帶有磁力攪拌器的燒杯中，開(kāi)動(dòng)攪拌器并以約500rpm轉(zhuǎn)速攪拌，然后于常溫條件下依次加入
0.5份的乙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)、1.5份環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、0.04份的過(guò)硫酸銨，最后再慢慢加入0.5份所述的稠化劑，待溶脹完全后，向燒杯中添加0.1份純堿使PH值在7-9的范圍內(nèi)，然后加入0.4份所述的交聯(lián)劑，反應(yīng)持續(xù)至使配制成的壓裂液具有良好地粘彈性，以玻璃棒能夠掛起為宜。一種油田用鉆固井硅膜承壓劑的另一種制備方法，由以下制作步驟制成(按重量份):
用量筒量取98份自來(lái)水倒入帶有磁力攪拌器的燒杯中，開(kāi)動(dòng)攪拌器并以約500rpm轉(zhuǎn)速攪拌，然后于常溫條件下依次加入0.6份的丙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)、1.5份環(huán)氧丙基三甲 基氯化銨、0.04份的過(guò)硫酸銨，最后再慢慢加入0.5份的所述稠化劑，待溶脹完全后，向燒杯中添加0.1份純堿使pH值在7-9的范圍內(nèi)，然后徐徐加入約0.4份的所述交聯(lián)劑，反應(yīng)持續(xù)至使配制成的壓裂液具有良好地粘彈性，以玻璃棒能夠掛起為宜。本發(fā)明的有益效果具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
(I)清潔低傷害；
產(chǎn)品全部溶解于水，全過(guò)程不產(chǎn)生沉淀和絮狀不溶物，破膠后也不會(huì)產(chǎn)生不溶物，對(duì)儲(chǔ)層無(wú)傷害或低傷害，是理想的清潔壓裂液體系。(2)高效增粘性；
超分子多元締合清潔壓裂液體系的主劑如氯氧化鋯、四氯化鈦在很低濃度下(如
0.3%)，就具有較高粘度，配合使用流變輔劑，稀溶液的粘度和結(jié)構(gòu)大幅度增強(qiáng)，表現(xiàn)出極好的高效增粘性。(3)超強(qiáng)懸浮性；
超分子多元締合清潔壓裂液的稀溶液具有較強(qiáng)的締合結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異粘彈性和剪切稀釋性，無(wú)需交聯(lián)即具有很好的懸浮性，配合使用流變助劑，結(jié)構(gòu)明顯增強(qiáng)，粘度僅40mPa.s左右就表現(xiàn)出對(duì)支撐劑超強(qiáng)的懸浮能力。(4)超寬溫度適應(yīng)性；
一般在超低溫和超高溫區(qū)段，都是清潔壓裂液體系的技術(shù)難關(guān)，超分子多元締合清潔體系很好地解決了這些難題，表現(xiàn)出超寬的溫度適應(yīng)范圍(25-150°C)。超低溫區(qū)(25-50°C):超分子多元締合清潔壓裂液稠化劑在很低濃度下(如0.3%)，即具有很好的流變性能，不用交聯(lián)，所以容易徹底破膠，高度返排，很好地解決了低溫破膠的傳統(tǒng)難題。超高溫區(qū)(100-150°C ):采用聚合物高溫穩(wěn)定技術(shù)使得在如此超高溫范圍，也表現(xiàn)出清潔壓裂液的優(yōu)異性能。(4)抗鹽性好；
超分子多元締合清潔壓裂液具有優(yōu)秀的抗鹽性，超分子多元締合清潔壓裂液體系可以應(yīng)用于鹽水體系中，如KCl,甚至可以使用海水和產(chǎn)出污水配制溶液，在缺水的海上平臺(tái)和干旱地帶也可實(shí)施壓裂作業(yè)。在弱酸如二氧化碳泡沫體系以及堿性體系中配伍性也很好。(5)剪切穩(wěn)定性優(yōu)異、摩阻小；
超分子多元締合清潔壓裂液沒(méi)有交聯(lián)，所以溶液屬于可逆結(jié)構(gòu)，抗剪切性極好，易于壓力傳遞，所以摩阻小。經(jīng)泵送、炮眼和滲流過(guò)程不會(huì)明顯破壞液體的流變性。(6)使用成本低。超分子多元締合清潔壓裂液體系中是清潔壓裂液體系中用量最少的之一，濃度可低至0.3%，而傳統(tǒng)VES清潔壓裂液體系的使用濃度會(huì)達(dá)到10倍以上，因此具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，以下實(shí)施例中采用的物質(zhì)，除了注明的以外，其余均為市售。實(shí)施例1:
首先制備稠化劑:首先將IOOg丙烯酰胺、15g N, N-甲叉雙丙烯酰胺(MBA)、IOg 2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸(AMPS)、5g N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)單體配制成40%的水溶液，用30%氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至7，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在引發(fā)劑焦亞硫酸鈉的作用下，升溫至30°C進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)，得粘彈性多支化高分子聚合物膠體，剪切造粒，干燥粉碎制成干粉，即得多支化高分子聚合物稠化劑。其次交聯(lián)劑的制備，取10.0g氯氧化鋯加入70g水中，攪拌溶解，再依次加入4.4g檸檬酸、0.6g木糖醇、1.2g二乙醇胺，控制溫度45-50°C，反應(yīng)I小時(shí)，制得檸檬酸鋯螯合物。用量筒量取98.5mL自來(lái)水倒入帶有磁力攪拌器的燒杯中，開(kāi)動(dòng)攪拌器并以約500rpm轉(zhuǎn)速攪拌,然后于常溫條件下依次加入0.5g的乙撐基雙(十二燒基二甲基氯/溴化銨)、1.5g環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、0.04g的過(guò)硫酸銨，最后再慢慢加入0.5g的稠化劑，待溶脹完全后(約30min)，向燒杯中添加0.1g純堿使pH值在7-9的范圍內(nèi)，然后徐徐加入約 0.4g的上述有機(jī)鋯交聯(lián)劑，反應(yīng)持續(xù)至使配制成的壓裂液具有良好地粘彈性，以玻璃棒能夠掛起為宜。性能評(píng)價(jià):
按照SY/T 5107-2005水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法對(duì)本發(fā)明的壓裂液進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。下面表I顯示了由實(shí)施例1制得的壓裂液部分性能指標(biāo)。壓裂液性能:采用RS-6000流變儀，在90°C、170S—1剪切速率下測(cè)定耐溫耐剪切能力。表1:超分子多元締合清潔壓裂液性能評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種油田用鉆固井硅膜承壓劑，其特征是由以下重量份的組分制成 水95-98份、稠化劑O. 3-0. 6份、交聯(lián)劑O. 3-0. 6份、表面活性劑O. 3-0. 6份、防膨劑1-2份、破膠劑O. 01-0. 05份組成， 所述的稠化劑的制備方法如下首先將丙烯類單體配制成10-50%的水溶液，用質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至6-8，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在焦亞硫酸鈉作為引發(fā)劑作用下，升溫至20-50°C進(jìn)行聚合反應(yīng)，得粘彈性超分子多元締合聚合物膠體，剪切造粒，干燥粉碎，即得； 所述的交聯(lián)劑的制備，取10. O份氯氧化鋯加入70份水中，攪拌溶解，再依次加入4. 4份檸檬酸、O. 6份木糖醇、I. 2份二乙醇胺，控制溫度45-50°C，反應(yīng)制得檸檬酸鋯螯合物； 所述的表面活性劑采用乙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)或丙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)；防膨劑選用環(huán)氧丙基三甲基氯化銨；破膠劑選用過(guò)硫酸銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田用鉆固井硅膜承壓劑，其特征是所述的丙烯類單體為丙烯酰胺、N, N-甲叉雙丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田用鉆固井硅膜承壓劑，其特征是所述的稠化劑的另一制備方法如下 首先將100份丙烯酰胺、16份N，N-甲叉雙丙烯酰胺、12份2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸、8份二甲基二烯丙基氯化銨單體配制成40%的水溶液，用質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)PH值至7，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在引發(fā)劑亞硫酸氫鈉的作用下，升溫至30°C進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為I. 5小時(shí)，得粘彈性多支化高分子聚合物膠體，剪切造粒，干燥粉碎制成干粉，即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油田用鉆固井硅膜承壓劑，其特征是所述的交聯(lián)劑的另一制備方法如下 取10份四氯化鈦加入70份水中，攪拌溶解，再依次加入3. 6份檸檬酸、I. 5份乙二醇、I. O份二乙醇胺，控制溫度45-50°C，反應(yīng)制得有機(jī)鈦螯合物。
5.一種如權(quán)利要求I的油田用鉆固井硅膜承壓劑的制備方法，其特征是由以下制作步驟制成(按重量份) 首先制備所述稠化劑，其次制備所述交聯(lián)劑，最后用量筒量取98. 5份自來(lái)水倒入帶有磁力攪拌器的燒杯中，開(kāi)動(dòng)攪拌器并以約500rpm轉(zhuǎn)速攪拌，然后于常溫條件下依次加入O.5份的乙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)、1. 5份環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、O. 04份的過(guò)硫酸銨，最后再慢慢加入O. 5份所述的稠化劑，待溶脹完全后，向燒杯中添加O. I份純堿使PH值在7-9的范圍內(nèi)，然后加入O. 4份所述的交聯(lián)劑，反應(yīng)持續(xù)至使配制成的壓裂液具有良好地粘彈性，以玻璃棒能夠掛起為宜。
6.一種如權(quán)利要求I的油田用鉆固井硅膜承壓劑的制備方法，其特征是由以下制作步驟制成(按重量份) 用量筒量取98份自來(lái)水倒入帶有磁力攪拌器的燒杯中，開(kāi)動(dòng)攪拌器并以約500rpm轉(zhuǎn)速攪拌，然后于常溫條件下依次加入O. 6份的丙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)、1. 5份環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、O. 04份的過(guò)硫酸銨，最后再慢慢加入O. 5份的所述稠化劑，待溶脹完全后，向燒杯中添加O. I份純堿使pH值在7-9的范圍內(nèi)，然后徐徐加入約O. 4份的所述交聯(lián)劑，反應(yīng)持 續(xù)至使配制成的壓裂液具有良好地粘彈性，以玻璃棒能夠掛起為宜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油氣田鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超分子多元締合清潔壓裂液及其制備方法。由以下重量份的組分制成水95-98份、稠化劑0.3-0.6份、交聯(lián)劑0.3-0.6份、表面活性劑0.3-0.6份、防膨劑1-2份、破膠劑0.01-0.05份組成，所述的表面活性劑采用乙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)或丙撐基雙(十二烷基二甲基氯/溴化銨)；防膨劑選用環(huán)氧丙基三甲基氯化銨；破膠劑選用過(guò)硫酸銨。本發(fā)明的有益效果是(1)清潔低傷害；(2)高效增粘性；(3)超強(qiáng)懸浮性；(4)超寬溫度適應(yīng)性；(4)抗鹽性好；(5)剪切穩(wěn)定性優(yōu)異、摩阻小；(6)使用成本低。
文檔編號(hào)C08F220/56GK103254886SQ201210588398
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王富華, 王兵 申請(qǐng)人:東營(yíng)明德石油科技有限公司