一种乳液态聚合物复合压裂液及其制备方法与流程

本发明属于石油开采，具体涉及一种乳液态聚合物复合压裂液及其制备方法。

背景技术：

1、水力压裂是油气田开发过程中的一种应用广泛的储层改造技术，可以人为的在井筒周围形成高导流能力的裂缝，改善油在地下的流动环境，减缓层间和改善油层动用状况，降低流体在井筒附近的渗流阻力并增加油气井的泄油面积，提高油气井产量；压裂液的性能直接影响水力压裂效果，优良的压裂液具有较高的渗透能力、高的粘度、高的抗剪切性、高的携沙性等特点，能够改善了油气层渗透性，使油气畅流入井，起到油气井增产、水井增注的作用。

2、目前压裂液主要以天然植物胶为主，但传统的天然植物胶破胶后产生的残渣较多，易堵塞裂缝，导致人造裂缝导流能力下降，从而影响压裂液的使用效果，而且天然植物胶压裂液的高温稳定性差，不适用于高温深层地层的压裂，因此，无残渣、低伤害、稳定性好且破胶返排性能好的水溶性聚合物压裂液受到人们的广泛关注；但水溶性聚合物压裂液虽然能够克服了天然植物胶压裂液的缺陷，但其抗高温、抗盐性能仍然存在改进空间。

3、申请号为202311043357.3的专利公开了一种清洁环保型自降解反相乳液聚合物及其制备方法，将水溶性单体溶解至水中配制水相，调节水相ph至中性；将乳化剂加入环保分散剂中作为连续相；混合水相与连续相高速搅拌成反相微乳液，通氮除氧后，缓慢加入引发剂引发聚合，采用反相乳液聚合法得到一种清洁环保型自降解乳液聚合物，所制得的清洁环保型自降解乳液聚合物作为压裂液应用可有效降低外来流体对储层的水锁性伤害，但其抗高温、抗盐性能较差；因此，亟需研发出一种能够耐温抗盐可重复利用的水性聚合物压裂液，以满足市场需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种乳液态聚合物复合压裂液及其制备方法，所制得的乳液态聚合物复合压裂液具有良好的耐盐、耐高温、耐剪切性能，破胶性能较好，破胶时间短，破胶液无残渣、易返排，有助于减少对地层的伤害。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、一种乳液态聚合物复合压裂液，包括如下重量份组分：乳液态稠化剂1-4份；破胶剂0.02-0.04；水100-110份；所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

4、进一步地，所述乳液态稠化剂由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体聚合得到；所述乳液态稠化剂的制备方法为：

5、s1、将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体依次加入到水中，搅拌溶解，氮气保护下，加入过硫酸铵，使用碱调节ph至中性，得到水相；

6、s2、将复合乳化剂加入到溶剂中，搅拌均匀，得到油相；

7、s3、将水相、油相混合，高速搅拌30-40min，氮气保护下，升温至50-60℃，滴加30%-50%质量百分数的引发剂水溶液，滴毕，反应4-6h，自然降至室温，加入反相剂，搅拌均匀，得到乳液态稠化剂。

8、进一步地，步骤s1中所述丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体的质量比为1:0.3-0.5:0.2-0.3；所述水的用量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的1.5-2倍；所述过硫酸铵的用量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的0.3%-0.5%；所述碱为饱和氢氧化钠溶液或饱和氢氧化钾溶液。

9、进一步地，步骤s2中所述复合乳化剂、溶剂的质量比为1:10-15；所述复合乳化剂为司盘80和吐温80，所述司盘80、吐温80的质量比为1:1-2；所述溶剂为白油。

10、进一步地，步骤s3中所述水相、油相的质量比为1:1-2；引发剂的用量为水相中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的0.5%-1%；所述引发剂的用量为水相中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的0.5%-1%；所述引发剂由质量比为2-3:1的过硫酸铵、亚硫酸钠组成；所述反相剂的用量为水相、油相总质量的3%-3.5%；所述反相剂为壬基酚聚氧乙烯醚np-10或十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10。

11、进一步地，所述改性单体的制备方法为：

12、（1）将烯丙基苯胺加入到n,n-二甲基甲酰胺中，氮气保护下，滴加浓硫酸，滴毕，升温至70-80℃，反应4-6h，得到化合物1，化学结构式为：

13、；所述烯丙基苯胺、浓硫酸的摩尔比为1:1.5-2；

14、（2）将化合物1、三乙胺加入到乙腈中，滴加环氧氯丙烷，滴毕，升温至50-60℃，反应3-5h，得到化合物2，化学结构式为：

15、；所述化合物1、环氧氯丙烷、三乙胺的摩尔比为1:1.1-1.2:1.3-1.5；

16、（3）将聚乙二醇单甲醚加入到无水四氢呋喃中，氮气保护，加入氢化钠，升温至55-65℃，反应2-4h，再加入化合物2，继续反应5-6h，得到改性单体；所述聚乙二醇单甲醚、氢化钠、化合物2的摩尔比为1:5-7:5-7。

17、本发明还提供了一种乳液态聚合物复合压裂液的制备方法，包括如下步骤：按重量配比，将乳液态稠化剂、破胶剂依次加入到水中，搅拌均匀，得到乳液态聚合物复合压裂液。

18、本发明具有如下有益效果：

19、本发明为了获得更好性能的乳液态稠化剂，以改性单体、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为聚合单体，司盘80和吐温80为复合乳化剂，白油为溶剂，采用反相微乳液聚合制得了乳液态稠化剂，其中改性单体的制备原料为烯丙基苯胺，依次与浓硫酸、环氧氯丙烷、聚乙二醇单甲醚反应，得到改性单体，所制得的改性单体的分子结构中含有苯磺酸基团、羟基、烯丙基及聚乙二醇单甲醚分子链，苯磺酸基团的存在能够提高乳液态稠化剂的耐盐耐温性能；亲水性羟基的存在能够提高乳液态稠化剂中聚合物分子的交联性，进而提高了其耐剪切性能；聚乙二醇单甲醚分子链的存在使改性单体具有一定表面活性特性，提高了改性单体与其他组分之间的相容性，也能够与聚合物分子链相互交错，有助于形成综合性能更好的乳液态稠化剂；本发明通过将改性单体与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共同聚合，获得了具有良好稳定性、耐盐、耐温、耐剪切性能的乳液态稠化剂，并将所制得的乳液态稠化剂用于压裂液中，制得了综合性能较好的乳液态聚合物复合压裂液。

20、本发明所制得的乳液态聚合物复合压裂液具有良好的耐盐、耐高温、耐剪切性能，破胶性能较好，破胶时间短，破胶液无残渣、易返排，有助于减少对地层的伤害。

技术特征：

1.一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，包括如下重量份组分：乳液态稠化剂1-4份；破胶剂0.02-0.04；水100-110份；

2.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，步骤（1）中所述烯丙基苯胺、浓硫酸的摩尔比为1:1.5-2；步骤（2）中所述化合物1、环氧氯丙烷、三乙胺的摩尔比为1:1.1-1.2:1.3-1.5；步骤（3）中所述聚乙二醇单甲醚、氢化钠、化合物2的摩尔比为1:5-7:5-7。

3.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，所述破胶剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

4.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，步骤s1中所述丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体的质量比为1:0.3-0.5:0.2-0.3；所述水的用量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的1.5-2倍。

5.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，步骤s1中所述过硫酸铵的用量为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的0.3%-0.5%；所述碱为饱和氢氧化钠溶液或饱和氢氧化钾溶液。

6.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，步骤s2中所述复合乳化剂、溶剂的质量比为1:10-15；所述复合乳化剂为司盘80和吐温80，所述司盘80、吐温80的质量比为1:1-2；所述溶剂为白油。

7.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，步骤s3中所述水相、油相的质量比为1:1-2；所述引发剂的用量为水相中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、改性单体总质量的0.5%-1%；所述引发剂由质量比为2-3:1的过硫酸铵、亚硫酸钠组成。

8.根据权利要求1所述的一种乳液态聚合物复合压裂液，其特征在于，步骤s3中所述反相剂的用量为水相、油相总质量的3%-3.5%；所述反相剂为壬基酚聚氧乙烯醚np-10或十二烷基酚聚氧乙烯醚op-10。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种乳液态聚合物复合压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量配比，将乳液态稠化剂、破胶剂依次加入到水中，搅拌均匀，得到乳液态聚合物复合压裂液。

技术总结
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种乳液态聚合物复合压裂液及其制备方法。该乳液态聚合物复合压裂液包括如下重量份组分：乳液态稠化剂1‑4份；破胶剂0.02‑0.04；水100‑110份；制备方法包括如下步骤：按重量配比，将乳液态稠化剂、破胶剂依次加入到水中，搅拌均匀，得到乳液态聚合物复合压裂液；所制得的乳液态聚合物复合压裂液具有良好的耐盐、耐高温、耐剪切性能，破胶性能较好，破胶时间短，破胶液无残渣、易返排，有助于减少对地层的伤害。

技术研发人员：师脉峰,王翠丽,孟祥华,宋新颖
受保护的技术使用者：广饶县盛泉化工厂
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5