一种聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂及其制备方法与流程

本发明属于非常规油气压裂增产，具体涉及一种聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂及其制备方法。

背景技术：

1、非常规油气藏依靠水力压裂形成“人工油气藏”进行规模开发。随着非常规油气藏不断迈向深层-超深层、常压及寒武与二叠等新层系进军，埋藏深、断裂系统及构造应力复杂，开发方式又向井工厂“立体开发”转变，目前的技术已不适应复杂储层特征及开发需求，亟需迭代形成新一代储层改造技术与装备。

2、压裂液及材料是实施体积改造的重要载体。国外各大油服公司以反相乳液和悬浮乳液稠化剂为核心助剂，发展了抗温、变黏、耐盐等系列滑溜水压裂液体系，耐盐30×104mg/l、降阻率≥70%，油相稠化剂占76%，逐渐发展无油相压裂液。国内各公司发展了滑溜水-胶液一体化系列压裂液，耐盐10×104mg/l、降阻率≥70%，油相稠化剂占90%。适合于特殊离子、无油相悬浮产品均不成熟，耐温耐盐有差距，对降阻率极限及压裂液与储层的微观适配性的认识不足。

3、目前国内外对聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂及同类型产品的研究处于刚刚起步阶段。专利cn 113150766a公开了一种防水锁易溶解醇基压裂液及其制备方法，该压裂液包含粉体稠化剂30~60份，防水锁剂30~60份，转相剂5~10份，有机硅消泡剂1~1.5份，悬浮稳定剂3~10份；其中，悬浮稳定剂为聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或两种及以上任意比例混合物。专利cn 113736443a公开了一种压裂用低碳环保多功能型减阻剂及其制备方法，该减阻剂包含稠化剂20~50%，分散介质40~70%，增稠剂0.5~3%，增稠助剂0.5~5%，湿润分散剂0.5~3%，助分散剂0.5~2%；其中，增稠剂为有机膨润土、硅酸镁铝、改性有机膨润土、醇基改性膨润土中的一种或多种。专利cn119955503b公开了一种基于醇基分散液的聚丙烯酰胺乳液及其制备方法，该乳液包含聚乙二醇41.0~53.0%、表面活性剂1.0~4.0%、助悬剂1.0~4.0%、聚丙烯酰胺干粉35~40%、相对分子质量为30~200的有机醇5.0~8.0%以及余量的水；其中，助悬剂为有机黏土、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素以及聚乙烯醇缩丁醛中的一种或两种，所述有机黏土包括钠基膨润土或锂基膨润土。专利cn120737836b公开了一种包含改性纳米颗粒的醇基压裂液及其制备方法，该醇基压裂液包含醇类溶剂55~70wt%，改性纳米颗粒2~5wt%，防膨剂3~8wt%，稠化剂2~6wt%，聚酰胺-胺树枝状聚合物0.05~0.15wt%，ph调节剂0.05~0.2wt%，悬浮剂0~1wt%，水15~35wt%；其中，悬浮剂选自凹凸棒土、膨润土中的至少一种。

4、综上可以看出，以醇基或者其它非油相溶剂作为分散介质的环保型压裂用悬浮乳液稠化剂正在逐渐代替现有的白油相稠化剂产品，但是要真正实现更低成本、更佳的储层适配性及更大范围的推广应用，还需要持续攻关。比如，研发新型非有机土类的高效悬浮稳定剂，克服醇基或者其它非油相溶剂作为分散介质的环保型压裂用悬浮乳液稠化剂，在不使用有机土类悬浮剂时稳定性差的问题，减少有机土对储层的伤害，同时大幅降低成本。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有技术中存在的问题而提出的，其目的是提供一种聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂及其制备方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂，所述稠化剂包括的组分和各组分的质量百分比为：

4、改性丙烯酰胺聚合物 40%～54%；

5、复合型抑溶稳定剂 1%～2%；

6、多功能型添加剂 1%～2%；

7、水性环保型溶剂 42%～58%。

8、在上述技术方案中，所述改性丙烯酰胺聚合物为80目~100目的固体粉末；所述改性丙烯酰胺聚合物为部分水解阴离子型聚丙烯酰胺、改性阴离子型聚丙烯酰胺或疏水缔合型聚丙烯酰胺中的至少一种；所述部分水解阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为2500万~3000万，水解度为16%～27%；所述改性阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为2000万~2500万，水解度≤24%，其中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（amps）单体占合成改性阴离子型聚丙烯酰胺所有单体的摩尔百分比为2%～3%；所述疏水缔合型聚丙烯酰胺的分子量为1800万～2000万。上述部分水解阴离子型聚丙烯酰胺、改性阴离子型聚丙烯酰胺或疏水缔合型聚丙烯酰胺均可采用法国爱森絮凝剂有限公司的满足对应要求的同类型产品。

9、在上述技术方案中，所述复合型抑溶稳定剂包括的组分和各组分的重量百分比为：

10、复合型增稠剂 3%～5%；

11、缔合型高分子触变剂 3%～5%；

12、有机溶剂 余量。

13、在上述技术方案中，所述复合型抑溶稳定剂的制备方法为：在转速为400r/min～600r/min、温度为40℃～60℃的条件下，将有机溶剂、复合型增稠剂和缔合型高分子触变剂按比例进行混合，搅拌1h～2h，过滤脱除固体杂质，得到复合型抑溶稳定剂。

14、在上述技术方案中，所述复合型增稠剂为聚乙二醇10000、聚乙二醇20000或羟丙基-β-环糊精中的至少一种。

15、在上述技术方案中，所述缔合型高分子触变剂的制备方法包括以下步骤：

16、s1、合成高分子触变剂前体：

17、先将一定量的聚乙二醇6000，在110℃～115℃加热搅拌的条件下，脱水反应2h～3h；

18、再以丁酮为溶剂，二月桂酸二丁基锡为催化剂，用脱水后的聚乙二醇6000与异佛尔酮二异氰酸酯反应生成具有式(ⅰ)结构的高分子触变剂前体；

19、...(ⅰ)

20、式(ⅰ)中：n1取120~180范围内的任意整数；m取1~20范围内的任意整数；

21、其中，r1具有如下结构式(ⅱ)：

22、(ⅱ)

23、所述催化剂的质量占脱水后聚乙二醇6000和异佛尔酮二异氰酸酯组成的反应物总质量的1%～3%；

24、所述脱水后聚乙二醇6000与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:（5～8）；

25、生成所述高分子触变剂前体的反应条件为：反应温度为60℃～70℃，反应时间2h～3h；

26、s2、合成高分子触变剂中间体：

27、将扩链剂与步骤s1合成的高分子触变剂前体反应，生成具有式(ⅲ)结构的高分子触变剂中间体；

28、...(ⅲ)

29、式(ⅲ)中：a+b=18，且a、b均为整数；x取自1~10范围内的任意整数；

30、其中，r1具有如下结构式(ⅱ)：

31、(ⅱ)

32、r2具有如下结构式(ⅳ)：

33、...(ⅳ)

34、式（iv）中：n1取120~180范围内的任意整数；m取1~20范围内的任意整数；且式（iii）中不同r2单元的聚合度（m）可不同；

35、所述扩链剂为十八胺聚氧乙烯醚；

36、所述扩链剂的质量占扩链剂与步骤s1合成的高分子触变剂前体组成的反应物总质量的1%～2%；

37、合成所述高分子触变剂中间体的反应条件为：反应温度为70℃～80℃，反应时间1h～2h；

38、s3、将封端剂与步骤s2合成的高分子触变剂中间体反应，生成具有式(ⅴ)结构的缔合型高分子触变剂；

39、...(ⅴ)

40、式(ⅴ)中：a+b=18，且a、b均为整数；x取自1~10范围内的任意整数；

41、其中：r1具有如下结构式(ⅱ)：

42、(ⅱ)

43、r2具有如下结构式(ⅳ)：

44、...(ⅳ)

45、式(ⅳ)中：n1取120~180范围内的任意整数；m取1~20范围内的任意整数；且式(ⅴ)中不同r2单元的聚合度（m）可不同；

46、所述封端剂为金刚烷醇；

47、所述封端剂占封端剂与步骤s2合成的高分子触变剂中间体组成的反应物总质量的4%～6%；

48、合成所述缔合型高分子触变剂的反应条件为：反应温度为80℃～90℃，反应时间1h～2h。

49、在上述技术方案中，所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺或乙二醇单丁醚中的至少一种。

50、在上述技术方案中，所述多功能型添加剂为全氟壬烯氧基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚（aeo-9）或十二烷基二甲基氧化胺中的至少一种。

51、在上述技术方案中，所述水性环保型溶剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400或质量分数为40%的硫酸铵水溶液中的至少一种。

52、一种前述聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂的制备方法为：在转速为400r/min～600r/min、温度为40℃～60℃的条件下，将水性环保型溶剂、复合型抑溶稳定剂、多功能型添加剂和改性丙烯酰胺聚合物按比例混合，搅拌1h～2h，得到聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂。

53、本发明的有益效果是：

54、本发明提供了一种聚合物水相抑溶悬浮功能型稠化剂及其制备方法，通过合成、复配不同类型的抑溶稳定剂，优选低成本、绿色环保型溶剂，定制化添加多功能型表面活性剂及改性丙烯酰胺聚合物，开发出一种高降阻、强携砂、耐温耐盐、不含有机土及油性溶剂、长周期稳定且兼具助排、防水锁等储层保护功能的新型绿色低伤害压裂用稠化剂，在陆上非常规及海上低渗压裂施工中可完全代替现阶段市场上常用的油基悬浮乳液压裂用稠化剂，能够起到降低施工成本，提升压裂液与储层、工艺适配性的显著作用。