一種用于抗高溫水基壓裂液的聚合物增稠劑及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田化學(xué)及壓裂增產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于抗高溫水基壓裂液 的聚合物增稠劑及其生產(chǎn)方法，該壓裂液稠化劑適用于180~200°C儲(chǔ)層的壓裂施工。
【背景技術(shù)】
[0002] 油層水力壓裂是改善原油在地層中的滲流能力和滲流方式常用的方法之一。油層 水力壓裂(也簡(jiǎn)稱為油層壓裂或壓裂），它是利用地面高壓栗組，將高粘液體以大大超過地 層吸收能力的排量注入井中，在井底附近形成高壓。當(dāng)壓力超過井底附近地層應(yīng)力及巖石 的抗張強(qiáng)度后，就會(huì)在地層中形成對(duì)稱于井眼的裂縫。油層形成裂縫后，隨著液體的不斷注 入，裂縫將不斷地延伸與擴(kuò)展，直到液體注入的速度與油層吸入的速度相等時(shí)，裂縫才會(huì)停 止延伸和擴(kuò)展。此時(shí)如果地面高壓栗組停止栗入液體，由于外來壓力的消失，又會(huì)使裂縫重 新閉合，使裂縫失去導(dǎo)流能力。為了保持裂縫處于張開位置以獲得高的導(dǎo)流能力，在裂縫形 成后，以黏彈性流體(壓裂液:包括交聯(lián)植物膠、交聯(lián)聚合物凝膠、泡沫、乳狀液或黏彈性表 面活性溶液等)為載體，與支撐劑顆?；旌闲纬蓴y砂液，攜帶支撐劑進(jìn)入裂縫中，壓裂液經(jīng) 破膠后返排至地面，而將支撐劑鋪展于裂縫中形成一條或幾條足夠長，具有一定高度和寬 度的高導(dǎo)流能力的填砂裂縫型油氣通道增大了排油面積，降低了流體流動(dòng)阻力，從而改善 油氣層的導(dǎo)流能力，使更多油氣流入到生產(chǎn)井，達(dá)到顯著提高低滲透油氣藏的增產(chǎn)能力的 目的。
[0003] 隨著石油可采、易采儲(chǔ)量的不斷減少，油田勘探開發(fā)已向海洋、深井、中深井以及 超深井方向發(fā)展，并且高溫深井的開發(fā)是重大難題之一，超高溫油氣井溫度都在160°C以 上，而那些異常高溫度梯度的油氣井的溫度司以達(dá)到180°C及以上。從國內(nèi)外壓裂改造經(jīng)驗(yàn) 上看，高溫壓裂帶來的主要難題是:儲(chǔ)層溫度高，要求壓裂液具有良好的耐溫性能;經(jīng)歷的 高剪切時(shí)間長，要求壓裂液具備良好的抗剪切性能和粘度恢復(fù)性能;其次，壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的 傷害必須重視，開發(fā)對(duì)儲(chǔ)層傷害低的壓裂液也是一大難題。
[0004] 目前使用的很多交聯(lián)胍膠壓裂液適用溫度范圍較廣，也能滿足高溫要求，但胍膠 壓裂液體系要添加殺菌劑等化學(xué)添加劑，破膠后殘?jiān)扛?，不易返排，?duì)地層傷害大，并 且由于交聯(lián)的胍膠粘度高，摩阻增大，進(jìn)一步增加了壓裂施工的難度;而近幾年報(bào)道的VES 壓裂液雖然極大程度地減小了壓裂液的殘?jiān)鼏栴}，同時(shí)降摩阻也較好，但由于其抗溫性能 較差而不能適用超高溫井施工。
[0005] 從壓裂的目的和原理不難看出，壓裂施工成功或具有良好效果有兩個(gè)關(guān)鍵因素： 一方面是要能在地層中形成裂縫；另一方面是要能將支撐劑攜帶入較遠(yuǎn)的裂縫中。壓裂是 靠注入工作液的體積增加產(chǎn)生壓力來破裂地層，粘度較低的壓裂液，其液相會(huì)在地層中大 量滲濾到地層中，使有限空間內(nèi)液相體積減少、壓力低，難以有效形成裂縫;而粘度較高的 壓裂液能有效控制壓裂液的液相在地層中的滲濾，產(chǎn)生較高壓力，有利于形成裂縫。支撐劑 (通常為密度較高石英石或陶粒等無機(jī)固體材料）的密度通常大于壓裂液液相(通常為水 相)的密度，粘度較低的壓裂液難以懸浮支撐劑，可能造成支撐劑在井筒內(nèi)沉降、堆積、砂堵 等現(xiàn)象，致使支撐劑無法攜帶入目標(biāo)地層的裂縫中，壓裂后增產(chǎn)效果差，甚至導(dǎo)致壓裂施工 失敗等嚴(yán)重問題。同時(shí)，由于超高溫井對(duì)壓裂液的耐溫性要求苛刻，因此，對(duì)地層傷害小的 水溶性聚合物成為了國內(nèi)外研究的主要方向。與天然聚合物相比，這些聚合物具有增稠能 力強(qiáng)、破膠性能好、殘?jiān)?甚至無殘?jiān)?等特點(diǎn)，但合成聚合物壓裂液亦存在耐溫性能不夠 好的缺點(diǎn)，使得適用的溫度范圍小。因此在水溶性聚合物研究的思路及基礎(chǔ)上，研究具備抗 溫抗剪切性能優(yōu)良、低傷害無殘?jiān)⑶夷ψ璧偷膲毫岩后w系尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決已有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種用于抗高溫水基壓裂液的聚合物增稠 劑及其生產(chǎn)方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)思路是這樣的：本發(fā)明首先提供一種壓裂液稠化劑，再將該稠化劑 與配套的壓裂液用交聯(lián)劑、壓裂液用破膠劑等添加劑按合適配比混合，可以制備一種多元 共聚型壓裂液。
[0008] 其中，該稠化劑為一種多元共聚型聚合物，所述的多元共聚型聚合物為幾種聚合 單體在一定反應(yīng)條件下通過熱分解型、氧化還原型引發(fā)劑引發(fā)共聚而成的聚合物。其分子 結(jié)構(gòu)中包含丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)單體單元、苯乙烯磺酸鈉(PSNN)、烯丙基聚氧乙烯醚 (APEG)、二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、N，N亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)，本發(fā)明各單體與水 的重量百分比組成為：
[0009] (a)50至60重量％的丙烯酰胺(AM);
[0010] (b)30至40重量％的丙烯酸(AA);
[0011] (c)8至12重量％的苯乙烯磺酸鈉(PSNN);
[0012] (d)0.03至0.06重量％的烯丙基聚氧乙烯醚(APEG);
[0013] (e)2至4重量％的二甲基二烯丙基氯化銨(DADAAC);
[0014] (f )0.001至0.003重量％的1~亞甲基雙丙烯酰胺(MBA);
[0015] (g)余量為水。
[0016]正交實(shí)驗(yàn)找出最優(yōu)單體質(zhì)量比為:Π 1ΑΜ: Π 1Μ: mps_ : mAPEG : mDMDMC : mMBA= 4.5:2.5:0.80: 0.0040:0.18:0.00020。
[0017]壓裂液稠化劑的合成方法如下：
[0018] (1)將單體按設(shè)計(jì)比例稱量，溶解于適量水中；用40 %的NaOH溶液調(diào)劑ρΗ?Ι」6~7;
[0019] (2)以一定流量通入氮?dú)?0min以除去水中溶解氧氣；
[0020] (3)將溶液加熱到指定40°C;
[0021] (4)以一定速度加入占單體總質(zhì)量0.8%的熱分解型、氧化還原型引發(fā)劑；
[0022] (5)在40°C條件下恒溫24h后降溫至室溫;得到膠體狀產(chǎn)物，對(duì)膠體進(jìn)行造粒、干 燥、粉碎，即得壓裂液稠化劑，待用。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將根據(jù)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的稠化劑及其生產(chǎn)過程做詳細(xì)的說明。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]各單體與水的重量百分比：AM: AA: PSNN: APEG: DMDAAC: MBA = 450:250:80:0 · 4:18: 0.02〇
[0026] 溶液的配制：在2000ml燒杯中加入蒸餾水201.58g，加入AM單體450g，AA單體250g， 加入PSNN單體80g，加入APEG單體0.4g，加入DMDAAC單體18g，加入MBA單體0.02g，攪拌溶解 30分鐘，在攪拌條件