一种中温耐温清洁压裂液稠化剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及采油工程，尤其涉及一种中温耐温清洁压裂液稠化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、油层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的液体，通常称之为压裂液，以大于油层的吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。稠化剂是压裂液中的主要添加剂。压裂作业时，稠化剂在水中溶胀成溶胶，交联后形成黏度极高的冻胶，从而实现传递压力、形成地层裂缝和沿着张开的裂缝输送支撑剂。

2、现有的人工合成类稠化剂虽然成本低廉，但存在耐温性、抗剪切性能差，机械强度低等缺点。如中国发明专利cn103951593a公开了一种中温清洁压裂液稠化剂，虽然该压裂液用稠化剂易降解，但其耐温性差。再如中国发明专利cn116396742a公开了一种清洁压裂液用稠化剂，虽然其提升了压裂液用稠化剂的耐温性和抗剪切能力，但其提升效果不明显，不能满足更高要求应用。

3、因此，发展一种耐温性优异，抗剪切能力强的中温耐温清洁压裂液稠化剂具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种中温耐温清洁压裂液稠化剂及其制备方法与应用，以解决现有的人工合成类稠化剂虽然成本低廉，但存在耐温性、抗剪切性能差等缺点的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种中温耐温清洁压裂液稠化剂，包括如下质量百分比的组分：

4、纳米纤维素改性聚丙烯酰胺28～32％、十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐20～25％、分散剂1～2％、余量为有机溶剂；

5、纳米纤维素改性聚丙烯酰胺的制备，包括如下步骤：

6、将n-叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺、纤维素纳米纤丝和水混合，得混合液；将混合液和引发剂混合后进行聚合反应，得纳米纤维素改性聚丙烯酰胺。

7、作为优选，所述分散剂包括吐温40、吐温60和吐温80中的一种或多种。

8、作为优选，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种。

9、作为优选，所述将n-叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺、纤维素纳米纤丝和水混合的具体步骤为：

10、先将n-叔丁基丙烯酰胺、纤维素纳米纤丝和水进行均质混合，后向其中加入丙烯酰胺。

11、作为优选，所述n-叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺和纤维素纳米纤丝的质量比为1：5～8：0.02～0.05；所述纤维素纳米纤丝和水的用量比为0.02～0.05g：10～15ml。

12、作为优选，所述引发剂包括过硫酸铵和/或亚硫酸氢钠；所述n-叔丁基丙烯酰胺和引发剂的质量比为1：0.05～0.07。

13、作为优选，所述聚合反应的温度为60～70℃，聚合反应的时间为4～6h。

14、本发明还提供了所述中温耐温清洁压裂液稠化剂的制备方法，包括如下步骤：

15、先将纳米纤维素改性聚丙烯酰胺、分散剂和有机溶剂进行第一混合，后向其中加入十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐进行第二混合，得中温耐温清洁压裂液稠化剂。

16、作为优选，所述第一混合的搅拌速度为200～300r/min；所述第二混合的搅拌速度为400～500r/min；所述第一混合和第二混合的时间独立的为20～40min。

17、本发明还提供了所述中温耐温清洁压裂液稠化剂在油气勘探开发中的应用。

18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

19、(1)在纳米纤维素改性聚丙烯酰胺中，n-叔丁基丙烯酰胺和丙烯酰胺形成的聚合物在水溶液中依靠分子侧链上具有支链结构的基团形成位阻作用，增强分子链的刚性，可提高机械强度；将纳米纤维素晶体引入聚合物后进一步增强了聚合物的机械强度，提高所得中温耐温清洁压裂液稠化剂的耐温性和抗剪切强度。

20、(2)在中温耐温清洁压裂液稠化剂中，十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐具备有两个阳离子位点，在水中很容易形成独特的蠕虫状胶束而使其水溶液具有优异的粘弹性以及抗剪切性能；同时，十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐自身所带有的活性基团会与纳米纤维素改性聚丙烯酰胺结构中的活性基团进行结合，使得十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐进入纳米纤维素改性聚丙烯酰胺结构中进一步提高了所得中温清洁压裂液稠化剂的耐温性和抗剪切强度。

21、(3)本发明所得中温耐温清洁压裂液稠化剂具有优异的耐温性和抗剪切性能；本发明的中温耐温清洁压裂液稠化剂在自身网络结构形成之后，其剪切稳定黏度提升，聚合物增黏及增稠性能更好，更利于支撑剂的携带运移。

技术特征：

1.一种中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，所述分散剂包括吐温40、吐温60和吐温80中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，所述将n-叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺、纤维素纳米纤丝和水混合的具体步骤为：

5.根据权利要求4所述中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，所述n-叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺和纤维素纳米纤丝的质量比为1：5～8：0.02～0.05；所述纤维素纳米纤丝和水的用量比为0.02～0.05g：10～15ml。

6.根据权利要求4或5所述中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵和/或亚硫酸氢钠；所述n-叔丁基丙烯酰胺和引发剂的质量比为1：0.05～0.07。

7.根据权利要求1、2、4或5所述中温耐温清洁压裂液稠化剂，其特征在于，所述聚合反应的温度为60～70℃，聚合反应的时间为4～6h。

8.权利要求1～7任一项所述中温耐温清洁压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述中温耐温清洁压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，所述第一混合的搅拌速度为200～300r/min；所述第二混合的搅拌速度为400～500r/min；所述第一混合和第二混合的时间独立的为20～40min。

10.权利要求1～7任一项所述中温耐温清洁压裂液稠化剂在油气勘探开发中的应用。

技术总结
本发明属于采油工程技术领域，本发明公开了一种中温耐温清洁压裂液稠化剂及其制备方法与应用。所述中温耐温清洁压裂液稠化剂包括如下质量百分比的组分：纳米纤维素改性聚丙烯酰胺28～32％、十八烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐20～25％、分散剂1～2％、余量为有机溶剂；纳米纤维素改性聚丙烯酰胺的制备，包括如下步骤：将N‑叔丁基丙烯酰胺、丙烯酰胺、纤维素纳米纤丝和水混合，得混合液；将混合液和引发剂混合后进行聚合反应，得纳米纤维素改性聚丙烯酰胺。本发明所得中温耐温清洁压裂液稠化剂在自身网络结构形成之后，其剪切稳定黏度提升，聚合物增黏及增稠性能更好，更利于支撑剂的携带运移；具有优异的耐温性和抗剪切性能。

技术研发人员：刘小波,张金友,李鑫,李成勤,孟令东,姜鼎文
受保护的技术使用者：三亚泓屹石油科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10