一种用于压裂液的温敏特性聚合物及其制备方法和应用

本发明涉及压裂液合成领域，具体地说，是涉及一种用于压裂液的温敏特性聚合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着世界经济的发展，各国对石油的需求在不断增加。同时，开采程度不断增加，全球石油的开采难度逐渐加大，因而，压裂作为一种石油开采的增产技术越来越受到重视。压裂的目的是最大程度提高储层导流能力，达到增加油气产量的目的。压裂时所用的压裂液要求其具有较高的粘度、高的抗剪切性、优异的携砂能力和破胶无残渣、对地层伤害小以及环保性等特点。对于水基压裂液，稠化剂是一种十分重要的主剂，主要作用是提高压裂液的粘度，悬浮和携带支撑剂以及降低压裂液滤失。

2、随着勘探开发工作的逐渐深入，高温储层比例日渐增大。压裂施工中，压裂液粘度会随着温度的升高而大幅下降，引起造缝、携砂能力的下降。目前的解决措施是通过提高稠化剂浓度的方法增大粘度，提高耐温能力，使其在储层温度下还能保持足够的粘度。然而，此方法势必造成压裂液起始粘度大，泵注压力高，施工难度大。

技术实现思路

1、针对以上现有的技术问题，本发明公开了一种用于压裂液的温敏特性聚合物及其制备方法和应用，通过溶液共聚的方式，在丙烯酰胺分子链上引入温敏单元，赋予共聚物优异的耐高温性和抗盐性同时具有良好的溶解性、粘弹性和携砂性，提高聚合物在高温环境下的粘度，从而提升其在高温下的增稠能力，以适应高温油藏压裂的需要。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、温敏功能单体的制备：

5、取烯丙基聚氧乙烯醚溶于二氯甲烷中，添加三乙胺后，滴加氯代十六烷、氯代十八烷基和氯代二十二烷，在冰水浴下反应16-24h，分离提纯，得到温敏功能单体，分别命名为aeo10c16、aeo10c18和aeo10c22，烯丙基聚氧乙烯醚：氯代十六烷/氯代十八烷基/氯代二十二烷的摩尔比为1：0.8~1.5；

6、s2、压裂液用温敏特性聚合物的制备：

7、(1)将丙烯酰胺、丙烯酸、抗盐功能单体、温敏功能单体加入水中并搅拌至完全溶解，配制成单体浓度20~30wt％的水溶液体系，所述单体浓度为丙烯酰胺、丙烯酸、抗盐功能单体、温敏功能单体四种单体的总浓度；

8、(2)然后加入分子量调节剂异丙醇，加入量占单体总质量的0.001~0.004％。调整体系ph值为6.5~8，调节引发温度至10~80℃，加入占总单体质量0.01％~0.09％的引发剂引发聚合，溶液开始变粘；

9、(3)当反应体系升至最高温度后继续反应1~4h，得到聚合物凝胶，反应结束；

10、(4)然后将聚合物凝胶剪碎造粒、在50~70℃干燥得到压裂液用温敏特性聚合物。

11、所述丙烯酰胺、丙烯酸、抗盐功能单体、温敏功能单体的摩尔比为1：(0.40~0.65)：(0.01~0.09)：(0.05~0.18)。

12、抗盐功能单体为n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基己内酰胺、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠中的一种或多种。

13、上述温敏功能单体为aeo10c16、aeo10c18、aeo10c22中的一种或多种。

14、上述s2步骤(2)中的引发剂为氧化还原引发体系，氧化性化合物引发剂是氧化性化合物二叔丁基过氧化氢或过氧化环己酮中的一种，还原性化合物引发剂是吊白块、焦磷酸亚铁或六水合硫酸亚铁铵中的一种，两者质量比为1∶1，组成氧化还原引发体系。

15、上述s2步骤(4)中得到的聚合物凝胶的分子量为500万~1500万。

16、上述制备方法制得的用于压裂液的温敏特性聚合物。

17、上述的温敏特性聚合物在高温油田压裂液中作为压裂液温敏性稠化剂的应用。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

19、（1）为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于压裂液的温敏特性聚合物，选用具有“低温水化，高温增粘”性质的温敏特性聚合物，将其以一定比例加入到压裂液中后，在压裂后期，温敏特性聚合物发生相转变，由液体转变为弹性胶体，粘度大幅升高，补充原压裂液粘度降低部分，形成功能互补；而在压裂前期无粘度升高现象，不会引起泵注压力的额外增加。

20、（2）具有很好的耐盐、携砂、抗剪切等特点，溶解速度快，携砂能力强，耐盐性能好，地层污染低，成本低。解决了传统压裂液稠化剂耐盐性能差、现场混配困难、溶解慢、功能单一和溶剂油对地层污染严重、性能差等问题。

21、（3）本发明所制备的产物对于页岩气储层、中低储层、以及温度较高的深井储层有着广泛的应用，可以应用于不同特性的储层，可以满足大部分的施工要求，对于推进油气田开采具有重大意义。

技术特征：

1.一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，其特征在于：

2.一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、丙烯酸、抗盐功能单体、温敏功能单体的摩尔比为1：(0.40~0.65)：(0.01~0.09)：(0.05~0.18)。

3.根据权利要求1所述的一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，其特征在于，抗盐功能单体为n-乙烯基吡咯烷酮、n-乙烯基己内酰胺、苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，其特征在于，所述温敏功能单体为aeo10c16、aeo10c18、aeo10c22 中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，其特征在于，所述s2步骤(2)中的引发剂为氧化还原引发体系，氧化性化合物引发剂是氧化性化合物二叔丁基过氧化氢或过氧化环己酮中的一种，还原性化合物引发剂是吊白块、焦磷酸亚铁或六水合硫酸亚铁铵中的一种，两者质量比为1∶1，组成氧化还原引发体系。

6.根据权利要求4所述的一种用于压裂液的温敏特性聚合物的制备方法，其特征在于，所述s2步骤(4)中得到的聚合物凝胶的分子量为500万~1500万。

7.一种如权利要求1~6任一项所述制备方法制得的用于压裂液的温敏特性聚合物。

8.一种如权利要求7所述的温敏特性聚合物在高温油田压裂液中作为压裂液温敏性稠化剂的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于压裂液的温敏特性聚合物及其制备方法和应用，通过对丙烯酰胺进行温敏改性来提高聚合物在高温环境下的粘度，从而提升其在高温下的增稠能力，以适应高温油藏压裂的需要。本发明技术方案通过溶液共聚的方式，在丙烯酰胺分子链上引入温敏单元，赋予共聚物优异的耐高温性和抗盐性同时具有良好的溶解性、粘弹性和携砂性。选用具有“低温水化，高温增粘”性质的温敏特性聚合物，将其加入到压裂液中后，在压裂后期，温敏特性聚合物发生相转变，由液体转变为弹性胶体，粘度大幅升高，补充原压裂液粘度降低部分，形成功能互补；而在压裂前期无粘度升高现象，不会引起泵注压力的额外增加，具有很好的耐盐、携砂、抗剪切等特点。

技术研发人员：赖小娟,薛瑜瑜,王磊,范美玲,党志强,刘贵茹,李朋,马芹芹
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1