本發(fā)明屬于油氣田儲層改造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外油田使用的壓裂液主要包括天然植物膠及其衍生物類壓裂液、粘彈性表面活性劑類壓裂液和合成聚合物類壓裂液。天然植物膠及其衍生物壓裂液缺點是易生物降解、水不溶物含量高、破膠不徹底和傷害大等；粘彈性表面活性劑類壓裂液對裂縫的傷害低、破膠后無殘渣，但耐溫性能差(一般不超過110℃)且成本高；合成聚合物類壓裂液主要包括化學交聯(lián)聚合物壓裂液和物理交聯(lián)聚合物壓裂液，化學交聯(lián)聚合物壓裂液耐溫能力較好，但完全破膠所需時間長，對儲層的傷害較大；物理交聯(lián)聚合物壓裂液具有較好的耐溫耐鹽耐剪切性能、懸砂性能和破膠性能等，該類型壓裂液是目前國內(nèi)外壓裂液研究領(lǐng)域的熱點。

中國專利CN 103013487A公開了一種多支化高分子壓裂液及其制備方法，其組成為0.3～0.6份稠化劑，0.3～0.6份交聯(lián)劑，0.3～0.6份助排劑，1～2份防膨劑，0.01～0.05份破膠劑，該發(fā)明采用化學交聯(lián)制備聚合物壓裂液，在90℃，170S^-1條件下剪切120min后，尾粘大于100mPa·s，但未提供90℃以上溫度的流變數(shù)據(jù)。中國專利CN 103436245A公開了一種壓裂用合成聚合物壓裂液，其組成為0.1～0.5％增稠劑，0.1～0.5％化學交聯(lián)劑，0.1～0.5％的粘土穩(wěn)定劑，0.1～0.5％的助排劑，0.1～0.5％的起泡劑，0.1～0.5％的pH調(diào)節(jié)劑，其余為水，該發(fā)明適應的儲層溫度范圍為30～100℃，對于儲層溫度高于100℃的情況，該專利未提及；中國專利CN 102634329A公開了一種低分子聚合物壓裂液，其組成為0.25～0.6％的XT-3低分子聚合物稠化劑，0.2～0.6％的化學交聯(lián)劑，0.5～2％的氯化鉀，0.02～0.08％的交聯(lián)調(diào)節(jié)劑，0.2～0.5％的助排劑，0.0001～0.15％的過硫酸銨，其余為水，該發(fā)明采用化學交聯(lián)形成聚合物壓裂液，加入硫代硫酸鈉溫度穩(wěn)定劑后，耐溫能達到160℃。王思宇等人在“有機鋯凍膠壓裂液配方體系研究”一文(油田化學，2014，31(2)：211～214)中報道了一種化學交聯(lián)聚合物壓裂液體系，其組成為0.5％增稠劑，2.5％有機鋯化學交聯(lián)劑和其它添加劑組成，該聚合物壓裂液在90℃，170S^-1條件下剪切120min后，尾粘為50mPa·s左右，該聚合物壓裂液滿 足不了大于90℃的儲層需求；怡寶安等人在“一種酸性疏水締合聚合物壓裂液的應用研究”一文(油田化學，2012，29(4)：407～410)中報道了一種疏水締合聚合物壓裂液，其組成為0.55％的稠化劑，0.32％酸性化學交聯(lián)劑，1％的KCl，1％的破乳劑，1％的助排劑，該聚合物壓裂液體系在130℃，170S^-1條件下剪切76min后，尾粘為50mPa·s左右，但是該聚合物壓裂液滿足不了大于130℃的儲層需求；楊振周等人在“新型合成聚合物超高溫壓裂液體系”一文(鉆井液與完井液，2011，28(1)：49～51)中報道了一種采用化學交聯(lián)形成聚合物壓裂液，其組成為0.25～0.8％的稠化劑，0.5～0.8％的化學交聯(lián)劑，0.2％的助排劑，在180℃，170S^-1條件下，剪切180min后，尾粘為70mPa·s，但是該聚合物壓裂液需8小時才能實現(xiàn)破膠，無法滿足現(xiàn)場施工要求。

現(xiàn)有化學交聯(lián)聚合物壓裂液存在的主要問題是所需輔劑種類繁多、成本高、破膠時間長和返排效率低，因此，目前需要研究開發(fā)一種新型的壓裂液。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有化學交聯(lián)聚合物壓裂液的不足，提供一種可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。該壓裂液耐溫耐鹽耐剪切性能好、破膠時間短、易返排、對儲層傷害小、成本低，具有較好的應用前景。

為此，本發(fā)明第一方面提供了一種可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液，其以重量計的組成如下：

根據(jù)本發(fā)明，所述可逆物理交聯(lián)劑含有陰離子表面活性劑和低碳醇；在所述可逆物理交聯(lián)劑中，所述陰離子表面活性劑與所述低碳醇的質(zhì)量比為(0.1～5):1；優(yōu)選所述陰離子表面活性劑與所述低碳醇的質(zhì)量比為(0.5～2):1；更為優(yōu)選的，所述陰離子表面活性劑與所述低碳醇的質(zhì)量比為1:1。

在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述陰離子表面活性劑包括十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉中的至少一種；優(yōu)選所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；所述低碳醇包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇和異丁醇中的至少一種；優(yōu)選所述低碳醇為甲醇。

根據(jù)本發(fā)明，所述聚合物增稠劑為丙烯酸鹽、疏水締合單體、對苯乙烯磺酸 鹽、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺五種單體的共聚物，分子量為500～1000萬；所述粘土穩(wěn)定劑為十二烷基二甲基芐基氯化銨；所述破膠劑為過硫酸銨。

在本發(fā)明的一個或多個實施例中，在所述聚合物增稠劑中，五種單體的比例為：丙烯酸鹽與丙烯酰胺的摩爾比為(0.03～0.38):1；疏水締合單體與丙烯酰胺的摩爾比為(9.39×10^-4～6×10^-2):1；對苯乙烯磺酸鹽與丙烯酰胺的摩爾比為(6.89×10^-5～1.72×10^-3):1；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與丙烯酰胺的摩爾比為(6.86×10^-4～1.72×10^-2):1。

本發(fā)明第二方面提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的壓裂液的制備方法，其包括：

步驟A，將聚合物增稠劑加入水中，攪拌后制成聚合物增稠劑水溶液；

步驟B，向聚合物增稠劑水溶液中加入粘土穩(wěn)定劑，攪拌后制成聚合物壓裂液基液；

步驟C，向聚合物壓裂液基液中加入可逆物理交聯(lián)劑和破膠劑攪拌后制成可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

根據(jù)本發(fā)明的一些具體實施例，在步驟A中，將聚合物增稠劑緩慢加入水中，攪拌后制成聚合物增稠劑水溶液。

本發(fā)明中，優(yōu)選在步驟A中，攪拌轉(zhuǎn)速為500～1000rad/min；攪拌時間為1～2min。

本發(fā)明中，優(yōu)選在步驟B中，攪拌轉(zhuǎn)速為500～1000rad/min；攪拌時間為1min。

本發(fā)明中，優(yōu)選在步驟C中，攪拌轉(zhuǎn)速為50～200rad/min；攪拌時間為0.5～3min。

本發(fā)明中，在步驟A和步驟B中采用高速攪拌(攪拌轉(zhuǎn)速為500～1000rad/min)，在步驟C中采用低速攪拌(50～200rad/min)。

本發(fā)明第三方面提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的壓裂液或如本發(fā)明第二方面所述的方法制備的聚合物壓裂液在120～160℃儲層的壓裂施工中的應用。

本發(fā)明所提供的可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液具有以下技術(shù)特點和優(yōu)良效果：

(1)可逆物理交聯(lián)作用：本發(fā)明壓裂液中聚合物增稠劑與可逆物理交聯(lián)劑通過靜電、氫鍵或范德華力形成可逆物理交聯(lián)，在剪切過程中交聯(lián)可逆，明顯優(yōu)于共價鍵或配位鍵形成的化學交聯(lián)體系。

(2)耐溫耐鹽耐剪切性能好：本發(fā)明壓裂液耐溫性能可達160℃，使用時無需加入硫代硫酸鈉溫度穩(wěn)定劑；具有抗1×10⁴ppm礦化度能力，壓裂液經(jīng)泵送，炮眼和滲流過程不會明顯破壞液體的流變性，抗剪切性能好。

(3)易返排，對儲層傷害小：本發(fā)明壓裂液破膠液粘度≤2mPa·s，破膠后殘渣含量≤100mg/L，傷害率<10％。

(4)無需加入助排劑、消泡劑和殺菌劑：本發(fā)明壓裂液破膠后表面張力≤28mN/m，使用時無需另加助排劑和消泡劑，節(jié)約壓裂液成本；本發(fā)明壓裂液體系在井場放置1個月時間，配液罐中未出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象，粘度性能穩(wěn)定，明顯優(yōu)于植物膠壓裂液。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖來說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明實施例1壓裂液在90℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線。

圖2為本發(fā)明實施例2壓裂液在120℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線。

圖3為本發(fā)明實施例3壓裂液在140℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線。

圖4為本發(fā)明實施例4壓裂液在160℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線。

圖5為本發(fā)明實施例1壓裂液在60℃，0.05％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)。

圖6為本發(fā)明實施例2壓裂液在70℃，0.02％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)。

圖7為本發(fā)明實施例3壓裂液在80℃，0.008％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)。

圖8為本發(fā)明實施例4壓裂液在90℃，0.005％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)。

具體實施方式

為使本發(fā)明更加容易理解，下面將結(jié)合實施例和附圖來詳細說明本發(fā)明，這些實施例僅起說明性作用，并不局限于本發(fā)明的應用范圍。

除特別說明外，實施例中所有百分比均為質(zhì)量百分比。實施例中涉及到壓裂液性能測定方法參考中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準“SY/T5107-2005水基壓裂液性能評價方法”和“SY/T6376-2008壓裂液通用技術(shù)條件”。

實施例

實施例1：制備可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

向一定量的去離子水中緩慢加入0.4％的聚合物增稠劑(丙烯酸鈉、疏水締合單體、對苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺五種單體的共聚物， 分子量為500萬)，高速攪拌2分鐘，待增稠劑充分溶解后，加入0.3％的粘土穩(wěn)定劑，高速攪拌1分鐘，再加入0.16％的可逆物理交聯(lián)劑，低速攪拌60s，最后加入0.05％的過硫酸銨破膠劑，攪拌均勻得到可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

該壓裂液在90℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線如圖1所示；該壓裂液在60℃，0.05％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)如圖5所示。

該壓裂液在90℃，剪切2小時后，平均尾粘為61.4mPa·s；在破膠溫度60℃，破膠時間2小時條件下，測得破膠液粘度為1.63mPa·s，破膠液表面張力為27.3mN/m，殘渣含量為42mg/L，傷害率為5.75％。

實施例2：制備可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

向一定量的去離子水中緩慢加入0.5％的聚合物增稠劑(丙烯酸鈉、疏水締合單體、對苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺五種單體的共聚物，分子量為680萬)，高速攪拌2分鐘，待增稠劑充分溶解后，加入0.3％的粘土穩(wěn)定劑，高速攪拌1分鐘，再加入0.2％的可逆物理交聯(lián)劑，在低速攪拌120s，最后加入0.02％的過硫酸銨破膠劑，攪拌均勻得到可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

該壓裂液在120℃、170S^-1，剪切2小時的流變曲線如圖2所示；該壓裂液在70℃，0.02％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)如圖6所示。

該壓裂液在120℃，剪切2小時后，平均尾粘為59.8mPa·s；在破膠溫度70℃，破膠時間2小時條件下，測定破膠液粘度為1.84mPa·s，破膠液表面張力為25.4mN/m，殘渣含量為57mg/L，傷害率為7.36％。

實施例3：制備可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

向一定量的去離子水中緩慢加入0.55％的聚合物增稠劑(丙烯酸鈉、疏水締合單體、對苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺五種單體的共聚物，分子量為850萬)，高速攪拌2分鐘，待增稠劑充分溶解后，加入0.3％的粘土穩(wěn)定劑，高速攪拌1分鐘，再加入0.25％的可逆物理交聯(lián)劑，低速攪拌150s，最后加入0.008％的過硫酸銨破膠劑，攪拌均勻得到可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

該壓裂液在140℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線如圖3所示；該壓裂液在80℃，0.008％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)如圖7所示。

該壓裂液在140℃，剪切2小時后，平均尾粘為54.1mPa·s；在破膠溫度80℃，破膠時間2小時條件下，測定破膠液粘度為1.87mPa·s，破膠液表面張力為25.1mN/m，殘渣含量為69mg/L，傷害率為8.64％。

實施例4：制備可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

向一定量的去離子水中緩慢加入0.6％的聚合物增稠劑(丙烯酸鈉、疏水締合單體、對苯乙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺五種單體的共聚物，分子量為1000萬)，高速攪拌1分鐘，待增稠劑充分溶解后，加入0.3％的粘土穩(wěn)定劑，高速攪拌1分鐘，再加入0.3％的可逆物理交聯(lián)劑，低速攪拌180s，最后加入0.005％的過硫酸銨破膠劑，攪拌均勻得到可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液。

該壓裂液在160℃和170S^-1下剪切2小時的流變曲線如圖4所示；該壓裂液在90℃，0.005％過硫酸銨破膠劑，2小時破膠后表面張力數(shù)據(jù)如圖8所示。

該壓裂液在160℃，剪切2小時后，平均尾粘為52.7mPa·s；在破膠溫度90℃，破膠時間2小時條件下，測定破膠液粘度為1.96mPa·s，破膠液表面張力為24.7mN/m，殘渣含量為85mg/L，傷害率為9.79％。

對上述可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液進行耐礦化度試驗和抗剪切試驗，結(jié)果表明，該可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液具有抗1×10⁴ppm礦化度能力，且該可逆物理交聯(lián)聚合物壓裂液經(jīng)泵送、炮眼和滲流過程不會明顯破壞液體的流變性，抗剪切性能好。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。