本發(fā)明涉及頁巖油壓裂，具體涉及一種壓裂液增稠劑及其制備方法、壓裂液及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、頁巖油氣資源占據(jù)非常規(guī)油氣資源非常重要的地位。頁巖油氣開發(fā)是目前非常熱門的話題。圍繞著頁巖油氣開發(fā)的各種技術(shù)的研究也是非常的熱門。勝利頁巖油儲(chǔ)層埋深通常超過3000米，甚至超過5000米，儲(chǔ)層溫度超過170℃，最高超過200℃。儲(chǔ)層壓力大，演化程度低、密度大、流動(dòng)性差，開發(fā)難度大，給這類儲(chǔ)層的壓裂改造帶來了極大挑戰(zhàn)。所以勝利頁巖油壓裂要求壓裂液增稠劑在高溫下具有很好的抗剪切性能和攜砂性能，并且要有非常優(yōu)秀的降摩阻的性能。

2、目前使用的壓裂液增稠劑在溫度超過170℃時(shí)體系的耐溫抗剪切能力會(huì)明顯下降，此時(shí)的攜砂能力不足，施工風(fēng)險(xiǎn)高。因此開發(fā)研究一種具有耐高溫性能的壓裂劑增稠劑是現(xiàn)有技術(shù)亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種壓裂液增稠劑及其制備方法、壓裂液及應(yīng)用。

2、第一方面，本發(fā)明提出了一種壓裂液增稠劑，制備壓裂液增稠劑的原料包括：丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽、烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨、引發(fā)劑和水。

3、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，壓裂液增稠劑的水解度為12％～14％、特性粘數(shù)為850ml/g～900ml/g、粘均分子量為360×104g/mol～390×104g/mol。

4、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽和烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨的質(zhì)量之和為壓裂液增稠劑質(zhì)量的20％～30％。具體的，丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽和烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨的質(zhì)量之和可以為壓裂液增稠劑質(zhì)量的22％、25％、27％、29％。

5、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，引發(fā)劑的質(zhì)量為壓裂液增稠劑質(zhì)量的0.03％～0.06％。具體的，引發(fā)劑的質(zhì)量為壓裂液增稠劑質(zhì)量的0.04％、0.05％。

6、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽、烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨的質(zhì)量比為(25～35):(100～110):(2～2.8):(1～1.5):(1～1.5)。

7、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽、烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨的質(zhì)量比為(28～32):(102～107):(2.2～2.7):(1.1～1.3):(1.1～1.3)。

8、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，引發(fā)劑包括：過硫酸鹽、硫代硫酸鹽和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽；

9、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，過硫酸鹽、硫代硫酸鹽和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽的質(zhì)量比為(0.05～0.12):(0.05～0.12):(0.05～0.12)。

10、優(yōu)選的，過硫酸鹽、硫代硫酸鹽和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽的質(zhì)量比為(0.06

11、～0.10):(0.06～0.10):(0.06～0.10)。

12、具體的，本發(fā)明中的引發(fā)劑可以由過硫酸鉀、硫代硫酸鈉和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽組成。當(dāng)引發(fā)劑為過硫酸鉀、硫代硫酸鈉和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽時(shí)，引發(fā)劑的添加方式為先添加偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，5min后添加過硫酸鉀，再過5min后添加硫代硫酸鈉。

13、具體的，本發(fā)明中的引發(fā)劑可以由過硫酸銨、硫代硫酸鉀和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽組成。

14、引發(fā)劑由過硫酸銨、硫代硫酸鉀和偶氮二異丁基脒鹽酸鹽組成時(shí)，引發(fā)劑的添加方式可以先添加偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，5min后添加過硫酸銨，再過5min后添加硫代硫酸鉀；或者先添加偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，再將過硫酸銨和硫代硫酸鉀同時(shí)加入。

15、引發(fā)劑為一類容易受熱分解成自由基(即初級(jí)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)丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽、烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨進(jìn)行反應(yīng)從而制得壓裂液增稠劑。

16、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，n-烷基-n-烯基吡咯烷酮中的烷基選自c1-16的烷基，優(yōu)選選自c1～6的烷基；具體可以為甲基、乙基、丙基等。

17、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮中的烯基選自c1～8的烯基，優(yōu)選選自c1～3的烯基；具體可以為乙烯基、丙烯基、丁烯等。

18、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，對(duì)苯烯基磺酸鹽中的烯基選自c1～12的烯基，優(yōu)選選自c1～8的烯基；具體可以為乙烯基、丙烯基、丁烯等。

19、優(yōu)選的，對(duì)苯烯基磺酸鹽為對(duì)苯烯基磺酸鈉或?qū)Ρ较┗撬徕洠痪唧w可以為對(duì)苯乙烯磺酸鈉、對(duì)苯乙烯磺酸鉀、對(duì)苯丙烯磺酸鈉等。

20、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨中的烷基各自獨(dú)立的選自c1-16的烷基，優(yōu)選自c1～6的烷基；具體可以為甲基、乙基、丙基等。

21、烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨中的烯基選自c1～8的烯基，優(yōu)選選自c1～3的烯基。具體可以為乙烯基、丙烯基、丁烯等。

22、本發(fā)明中n-烷基-n-烯基吡咯烷酮中的烷基與烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨中的烷基可以相同也可以不同。

23、本發(fā)明中n-烷基-n-烯基吡咯烷酮中的烯基、對(duì)苯烯基磺酸鹽中的烯基和烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨中的烯基可以相同也可以不同。

24、第二方面，本發(fā)明提供了一種本發(fā)明第一方面提供的壓裂液增稠劑的制備方法，包括如下步驟：

25、(1)將丙烯酸、丙烯酰胺、n-烷基-n-烯基吡咯烷酮、對(duì)苯烯基磺酸鹽、烷基烯基酰氧烷基三烷基氯化銨與水混合得到混合液；

26、(2)將混合液置于惰性氣氛條件下，向混合液中加入引發(fā)劑，反應(yīng)得到壓裂液增稠劑。

27、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，惰性氣氛可以為氮?dú)鈿夥铡?/p>

28、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟(1)中，調(diào)節(jié)混合液的ph值為6.0～7.0。本發(fā)明中可以用堿調(diào)節(jié)混合液的ph值。具體可以選用氫氧化鈉調(diào)節(jié)混合液的ph值。

29、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟(2)中，先將混合液溫度降至-7～0℃，再置于惰性氣體條件下。

30、作為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，步驟(2)中，反應(yīng)的條件包括：溫度為-7～0℃，時(shí)間為2～5h。

31、第三方面，本發(fā)明提供了一種壓裂液，壓裂液包括本發(fā)明第一方面提供的壓裂液增稠劑或采用本發(fā)明和第二方面提供的制備方法所制備的壓裂液增稠劑。

32、優(yōu)選的，壓裂液增稠劑為壓裂液質(zhì)量的0.1％～1.0％。

33、第四方面，本發(fā)明提供了一種本發(fā)明第一方面提供的壓裂液增稠劑或本發(fā)明第二方面提供的制備方法制備的壓裂液增稠劑或本發(fā)明第三方面提供的壓裂液在頁巖油壓裂中的應(yīng)用。

34、具體的，本發(fā)明提供的壓裂液增稠劑可以添加到壓裂液中，用于高溫及超高溫深井頁巖油氣儲(chǔ)層壓裂過程中滑溜水(前置液)和攜砂液，或者還應(yīng)用到油田其他作業(yè)中需要增加工作液粘度的場(chǎng)景，例如用于鉆井作業(yè)增加鉆井液的粘度。

35、本發(fā)明所制備的壓裂液增稠劑是一種聚合物，在本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例的測(cè)試過程，測(cè)試了所制備得到的壓裂液增稠劑水解度、特性粘數(shù)和粘均分子量。水解度、特性粘數(shù)和粘均分子量均是聚合物本身產(chǎn)品參數(shù)。但是壓裂液增稠劑的水解度、特性粘數(shù)和粘均分子量決定了聚合物作為壓裂液增稠劑使用時(shí)，增稠劑的起粘時(shí)間，粘度還有耐溫能力。一般而言，當(dāng)壓裂液增稠劑水解度為12％～14％、特性粘數(shù)850ml/g～900ml/g、粘均分子量360×104g/mol～390×104g/mol時(shí)，代表其耐溫能力可高達(dá)200℃，即在200℃條件下使用時(shí)在壓裂液中起粘速度符合使用要求，具有良好的增粘效果的同時(shí)仍能保持優(yōu)異的抗剪切能力和攜砂能力。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。

37、本發(fā)明中通過控制增稠劑的組成，使本發(fā)明提供的增稠劑在壓裂液中應(yīng)用時(shí)，200℃條件下使用時(shí)能具有抗剪切性能好，攜砂能力強(qiáng)，且在水中起粘快，具有很好的增粘效果。解決了現(xiàn)有技術(shù)中，在溫度超過170℃時(shí)，壓裂液增稠劑抗剪切能力不足，攜砂能力下降的技術(shù)問題。

38、本發(fā)明中的制備的壓裂液增稠劑可在高溫下正常使用，大大降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。