低粘壓裂液體系及低粘壓裂液用疏水締合聚合物的制備與性能研究.pdf

1、疏水締合聚合物由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，在一定條件下能夠與表面活性劑復(fù)配形成疏水締合聚合物壓裂液，疏水締合聚合物特殊的分子結(jié)構(gòu)使得疏水締合聚合物壓裂液具有高效的增粘，耐溫耐剪切等優(yōu)異性能。本課題主要包括兩個(gè)方面；一是通過引入一種具有兩親性質(zhì)的可聚合非離子疏水單體來制備疏水締合聚合物；二是篩選出一種表面活性劑與所合成的疏水締合聚合物復(fù)配形成低粘壓裂液體系。
　　傳統(tǒng)疏水締合共聚物的疏水單體一般為陽離子或陰離子型，較少采用非離子型，非離子

2、型的疏水單體大多水溶性較差，以非離子型疏水單體合成的疏水締合共聚物在水中完全溶解可能需要數(shù)周時(shí)間。本課題以親水性的丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）為主鏈單體，通過引入一種具有兩親結(jié)構(gòu)的可聚合非離子疏水單體EDP-10，與功能性抗鹽單體2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）進(jìn)行水溶液聚合，制備了新型疏水締合四元共聚物 HPAF。通過單因素實(shí)驗(yàn)，分析了反應(yīng)條件對(duì)HPAF產(chǎn)品性能的影響；對(duì)HPAF的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步的表征和驗(yàn)證，并對(duì)其溶解性

3、能、增稠性能及流變性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　以聚合物HPAF作為稠化劑，通過對(duì)表面活性劑篩選，以NST60作為交聯(lián)劑制備了低粘壓裂液，討論了低粘壓裂液性能的影響因素，并確定了低粘壓裂液體系配方。對(duì)低粘壓裂液進(jìn)行了流變性能測(cè)試與懸砂性能，破膠性能測(cè)試。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）HPAF最佳合成條件：EDP-10的加量為1.2wt％，采用過硫酸銨/亞硫酸氫鈉/水溶性偶氮復(fù)合引發(fā)體系進(jìn)行引發(fā)，引發(fā)劑用量為0.024wt%，

4、引發(fā)溫度為2℃，尿素添加量為3wt%，單體總濃度為28wt%，反應(yīng)時(shí)間為6h；FTIR結(jié)果顯示，特征官能基如酰胺基、羥基、羰基、醚鍵及磺酸基等基團(tuán)均有各自峰值，與所預(yù)期分子結(jié)構(gòu)一致；熱重分析所出現(xiàn)峰值結(jié)果與紅外光譜相對(duì)應(yīng)，表明該聚合物熱穩(wěn)定性良好；XRD分析表明 HPAF是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，符合分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；流變結(jié)果表明由于引入非離子疏水單體EDP-10使得聚合物HPAF水溶液中分子內(nèi)或分子間通過締合作用能夠形成較強(qiáng)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而表

5、現(xiàn)出較好的觸變性及粘彈性，同時(shí)具有較好的耐溫耐剪切性能。
　?。?）以聚合物HPAF和交聯(lián)劑NST60制備了低粘壓裂液，交聯(lián)劑NST60具有較寬的濃度使用范圍，充分的降低了施工難度；確定了HPAF的使用濃度為0.15%-0.3%；提供了兩種破膠方案：高溫選用VC單劑，低溫選用VC/SAT70復(fù)合破膠，破膠速度快，且破膠液粘度低；低粘壓裂體系具有良好的耐高溫、耐剪切的流變特性，靜態(tài)懸砂效果良好，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沉降速度慢，性能優(yōu)良。疏水

6、締合聚合物所形成的凍膠體系具有分子內(nèi)締合與分子間締合兩種結(jié)合方式，相比于普通類壓裂稠化劑而言，其性能均占優(yōu)；低粘壓裂液體系經(jīng)破膠后，破膠液透明，粘度低，達(dá)到地層溫度后破膠快，其中破膠液表界面張力值均較低，利于返排，為現(xiàn)場(chǎng)增產(chǎn)施工提供了便利。
　?。?）對(duì)該低粘壓裂液體系在XX井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采取混合水壓裂方式：前期滑溜水主要為0.2%的HPAF；后期攜砂液為0.25%的HPAF加0.12%的 NST60，現(xiàn)場(chǎng)攜砂液最高砂比達(dá)到了