本發(fā)明公開了一種復合壓裂液稠化劑及其制備方法，屬于油氣田開發(fā)技術領域。
背景技術：
我國油田基本都已進入開采中后期，綜合含水率上升，油層滲透率下降，對油井采取壓裂造縫手段是改善油井滲透率，提高采油效率，增加產(chǎn)量的最可行手段，提高老油田產(chǎn)量的同時又不傷害油藏的最有效的方法是對地層采取壓裂施工，而在眾多壓裂施工方法中，成本優(yōu)勢最大，技術最成熟的就是水基壓裂施工技術。由于壓裂施工的特性，壓裂時所用的壓裂液必須具有高的粘度、高的抗剪切性、高強的攜沙性和破膠無殘渣的環(huán)保性等特點。其中，高的粘度以便其造縫，只有高的粘度才能使裂縫達到所需的寬度和深度。而稠化劑作為壓裂液的主劑，主要用來提高壓裂液的粘度、降低壓裂液濾失以及攜帶支撐劑。
目前使用的壓裂液稠化劑有植物膠及其衍生物、纖維素衍生物、生物聚多糖、合成水溶性聚合物等，其中常用的有胍膠、羥丙基瓜膠、香豆膠等。然而，現(xiàn)有的這些壓裂液稠化劑普遍存在剪切穩(wěn)定性和抗鹽性較差，同時稠化劑耐溫能力不佳，在高溫井段無法發(fā)揮出應有的使用效果的問題，導致其使用受限。
綜上所述，開發(fā)一種具有優(yōu)異耐溫、抗鹽及剪切穩(wěn)定性的壓裂液稠化劑具有重要的現(xiàn)實意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)的壓裂液稠化劑存在剪切穩(wěn)定性和抗鹽性能較差，同時稠化劑耐溫能力不佳，在高溫井段無法發(fā)揮出應有的使用效果的缺陷，提供了一種復合壓裂液稠化劑及其制備方法。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
一種復合壓裂液稠化劑，由下列重量份數(shù)的原料組成：60～65份蒸餾水、35～40份丙烯酰胺、26～29份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19～22份添加顆粒、3～5份引發(fā)劑。
所述引發(fā)劑為過硫酸銨與亞硫酸氫鈉按質量比1:1～2混合而成。
所述原料還包括0.5～0.9份異丁基三乙氧基硅烷。
所述添加顆粒的制備方法，包括以下步驟：
（1）按質量比1:3，將黃原膠與雙氧水在45～55℃，攪拌30～35min，再加入黃原膠質量5～7%的碳酸氫鈉，繼續(xù)攪拌5～8min后停止攪拌，靜置1～2h；
（2）在靜置結束后冷卻至室溫，加入無水乙醇直至無沉淀析出，停止加入無水乙醇，進行過濾，收集濾餅，使用無水乙醇洗滌濾餅，將洗滌后的濾餅進行干燥，收集干燥物；
（3）將干燥物與正丁醇放入反應釜中，使用氮氣保護，設定溫度為70～75℃，保溫預熱30～35min，再向反應釜中分別加入二甲基甲酰胺及n-羥基琥珀酰亞胺，升溫至90～95℃，攪拌反應7～9h；
（4）待反應結束后，冷卻至50～55℃，并使用氫氧化鈉溶液調節(jié)反應釜內(nèi)物質ph至8.0～8.5，再向反應釜中加入二甲基甲酰胺質量3～5倍的環(huán)氧丙烷，攪拌反應19～22h；
（5）在攪拌反應結束后冷卻至室溫，進行出料，收集出料物，使用磷酸溶液調節(jié)出料物ph至中性，隨后置于1～3℃中靜置7～12h，進行冷凍干燥，收集冷凍干燥物，即可得添加顆粒。
所述步驟（3）中干燥物與正丁醇的質量比為9～11:6～8。
所述步驟（3）中二甲基甲酰胺的加入量為干燥物質量的6～9%，n-羥基琥珀酰亞胺為干燥物質量的0.7～0.9%。
一種復合壓裂液稠化劑的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照配比，首先取蒸餾水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加顆粒放入反應器中，設定溫度為60～70℃，保溫預熱30～35min；
（2）再加入引發(fā)劑及異丁基三乙氧基硅烷，升溫至75～80℃，以150r/min攪拌反應6～9h，冷卻至室溫，收集反應器中的物質，進行噴霧干燥，收集干燥物，粉碎，過篩，收集過篩顆粒，即可得復合壓裂液稠化劑。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明通過雙氧水對黃原膠進行氧化處理，使用碳酸氫鈉對黃原膠進行除雜提純，同時形成孔隙，在n-羥基琥珀酰亞胺的催化下，通過二甲基甲酰胺對提純后的黃原膠進行酰胺化處理，隨后在堿性條件，與環(huán)氧丙烷反應，引入羥丙基，增加剪切穩(wěn)定性及耐溫性能，再以丙烯酰胺等為原料，通過引發(fā)劑等助劑，合成聚丙烯酰胺包裹冷凍干燥物，增加抗鹽性能及耐溫能力；
（2）本發(fā)明在合成聚丙烯酰胺包裹冷凍干燥物的過程中，通過添加異丁基三乙氧基硅烷作用下形成三維網(wǎng)狀結構的混合物，進一步提高了稠化劑耐溫能力；
（3）本發(fā)明制得的復合壓裂液稠化劑耐溫能力較好，在高溫井段亦能夠發(fā)揮出較好的使用效果，同時稠化劑的增粘效果較好，能有效提高壓裂液粘度，改善壓裂液施工性能；
（4）本發(fā)明制得的復合壓裂液稠化劑具有較高的耐剪切性和抗鹽性能，能滿足高流量的壓裂施工，具有較好的使用前景。
具體實施方式
添加顆粒的制備：
（1）按質量比1:3，將黃原膠與質量分數(shù)為3%雙氧水放入容器中，對容器加熱至45～55℃，以150r/min攪拌30～35min，再向容器中加入黃原膠質量5～7%的碳酸氫鈉，繼續(xù)攪拌5～8min后停止攪拌，靜置1～2h；
（2）在靜置結束后，自然冷卻至室溫，向容器中加入無水乙醇直至無沉淀析出，再對容器中混合物進行過濾，收集濾餅，并使用濾液體積3～5倍的無水乙醇洗滌濾餅，將洗滌后的濾餅放入70℃烘箱中干燥3～5h，收集干燥物；
（3）將干燥物與正丁醇按質量比9～11:6～8放入反應釜中，使用氮氣保護，設定溫度為70～75℃，保溫預熱30～35min，再向反應釜中分別加入干燥物質量6～9%的二甲基甲酰胺及干燥物質量0.7～0.9%的n-羥基琥珀酰亞胺，升溫至90～95℃，以200r/min攪拌反應7～9h；
（4）待反應結束后，自然冷卻至50～55℃，并使用質量分數(shù)為25%氫氧化鈉溶液調節(jié)反應釜內(nèi)物質ph至8.0～8.5，再向反應釜中加入上述二甲基甲酰胺質量3～5倍的環(huán)氧丙烷，攪拌反應19～22h；
（5）在攪拌反應結束后，自然冷卻至室溫，進行出料，收集出料物，使用質量分數(shù)為30%磷酸溶液調節(jié)出料物ph至中性，隨后置于1～3℃冷藏室中靜置7～12h，再放入液氮冷凍機中冷凍干燥，收集冷凍干燥物，即可得添加顆粒。
復合壓裂液稠化劑，由下列重量份數(shù)的原料組成：60～65份蒸餾水、35～40份丙烯酰胺、26～29份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19～22份添加顆粒、3～5份引發(fā)劑。
原料還包括0.5～0.9份異丁基三乙氧基硅烷。
復合壓裂液稠化劑的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照配比，首先取蒸餾水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加顆粒放入反應器中，設定溫度為60～70℃，保溫預熱30～35min；
（2）再加入引發(fā)劑及異丁基三乙氧基硅烷，升溫至75～80℃，以150r/min攪拌反應6～9h，冷卻至室溫，收集反應器中的物質，進行噴霧干燥，收集干燥物，粉碎，200目篩，收集過篩顆粒，即可得復合壓裂液稠化劑。
實例1
添加顆粒的制備：
（1）按質量比1:3，將黃原膠與質量分數(shù)為3%雙氧水放入容器中，對容器加熱至45℃，以150r/min攪拌30min，再向容器中加入黃原膠質量5%的碳酸氫鈉，繼續(xù)攪拌5min后停止攪拌，靜置1h；
（2）在靜置結束后，自然冷卻至室溫，向容器中加入無水乙醇直至無沉淀析出，再對容器中混合物進行過濾，收集濾餅，并使用濾液體積3倍的無水乙醇洗滌濾餅，將洗滌后的濾餅放入70℃烘箱中干燥3h，收集干燥物；
（3）將干燥物與正丁醇按質量比9:8放入反應釜中，使用氮氣保護，設定溫度為70℃，保溫預熱30min，再向反應釜中分別加入干燥物質量6%的二甲基甲酰胺及干燥物質量0.7%的n-羥基琥珀酰亞胺，升溫至90℃，以200r/min攪拌反應7h；
（4）待反應結束后，自然冷卻至50℃，并使用質量分數(shù)為25%氫氧化鈉溶液調節(jié)反應釜內(nèi)物質ph至8.0，再向反應釜中加入上述二甲基甲酰胺質量3倍的環(huán)氧丙烷，攪拌反應19h；
（5）在攪拌反應結束后，自然冷卻至室溫，進行出料，收集出料物，使用質量分數(shù)為30%磷酸溶液調節(jié)出料物ph至中性，隨后置于1℃冷藏室中靜置7h，再放入液氮冷凍機中冷凍干燥，收集冷凍干燥物，即可得添加顆粒。
復合壓裂液稠化劑，由下列重量份數(shù)的原料組成：60份蒸餾水、35份丙烯酰胺、26份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19份添加顆粒、3份引發(fā)劑。
復合壓裂液稠化劑的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照配比，首先取蒸餾水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加顆粒放入反應器中，設定溫度為60℃，保溫預熱30min；
（2）再加入引發(fā)劑及異丁基三乙氧基硅烷，升溫至75℃，以150r/min攪拌反應6h，冷卻至室溫，收集反應器中的物質，進行噴霧干燥，收集干燥物，粉碎，200目篩，收集過篩顆粒，即可得復合壓裂液稠化劑。
實例2
添加顆粒的制備：
（1）按質量比1:3，將黃原膠與質量分數(shù)為3%雙氧水放入容器中，對容器加熱至45℃，以150r/min攪拌30min，再向容器中加入黃原膠質量5%的碳酸氫鈉，繼續(xù)攪拌5min后停止攪拌，靜置1h；
（2）在靜置結束后，自然冷卻至室溫，向容器中加入無水乙醇直至無沉淀析出，再對容器中混合物進行過濾，收集濾餅，并使用濾液體積3倍的無水乙醇洗滌濾餅，將洗滌后的濾餅放入70℃烘箱中干燥3h，收集干燥物；
（3）將干燥物與正丁醇按質量比9:8放入反應釜中，使用氮氣保護，設定溫度為70℃，保溫預熱30min，再向反應釜中分別加入干燥物質量6%的二甲基甲酰胺及干燥物質量0.7%的n-羥基琥珀酰亞胺，升溫至90℃，以200r/min攪拌反應7h；
（4）待反應結束后，自然冷卻至50℃，并使用質量分數(shù)為25%氫氧化鈉溶液調節(jié)反應釜內(nèi)物質ph至8.0，再向反應釜中加入上述二甲基甲酰胺質量3倍的環(huán)氧丙烷，攪拌反應19h；
（5）在攪拌反應結束后，自然冷卻至室溫，進行出料，收集出料物，使用質量分數(shù)為30%磷酸溶液調節(jié)出料物ph至中性，隨后置于1℃冷藏室中靜置7h，再放入液氮冷凍機中冷凍干燥，收集冷凍干燥物，即可得添加顆粒。
復合壓裂液稠化劑，由下列重量份數(shù)的原料組成：60份蒸餾水、35份丙烯酰胺、26份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19份添加顆粒、3份引發(fā)劑。
原料還包括0.5份異丁基三乙氧基硅烷。
復合壓裂液稠化劑的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照配比，首先取蒸餾水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加顆粒放入反應器中，設定溫度為60℃，保溫預熱30min；
（2）再加入引發(fā)劑及異丁基三乙氧基硅烷，升溫至75℃，以150r/min攪拌反應6h，冷卻至室溫，收集反應器中的物質，進行噴霧干燥，收集干燥物，粉碎，200目篩，收集過篩顆粒，即可得復合壓裂液稠化劑。
實例3
添加顆粒的制備：
（1）按質量比1:3，將黃原膠與質量分數(shù)為3%雙氧水放入容器中，對容器加熱至45℃，以150r/min攪拌30min，再向容器中加入黃原膠質量5%的碳酸氫鈉，繼續(xù)攪拌5min后停止攪拌，靜置1h；
（2）在靜置結束后，自然冷卻至室溫，向容器中加入無水乙醇直至無沉淀析出，再對容器中混合物進行過濾，收集濾餅，并使用濾液體積3倍的無水乙醇洗滌濾餅，將洗滌后的濾餅放入70℃烘箱中干燥3h，收集干燥物；
（3）將干燥物與正丁醇按質量比9:8放入反應釜中，使用氮氣保護，設定溫度為70℃，保溫預熱30min，再向反應釜中分別加入干燥物質量6%的二甲基甲酰胺及干燥物質量0.7%的n-羥基琥珀酰亞胺，升溫至90℃，以200r/min攪拌反應7h；
（4）待反應結束后，自然冷卻至50℃，并使用質量分數(shù)為25%氫氧化鈉溶液調節(jié)反應釜內(nèi)物質ph至8.0，再向反應釜中加入上述二甲基甲酰胺質量3倍的環(huán)氧丙烷，攪拌反應19h；
（5）在攪拌反應結束后，自然冷卻至室溫，進行出料，收集出料物，使用質量分數(shù)為30%磷酸溶液調節(jié)出料物ph至中性，隨后置于1℃冷藏室中靜置7h，再放入液氮冷凍機中冷凍干燥，收集冷凍干燥物，即可得添加顆粒。
復合壓裂液稠化劑，由下列重量份數(shù)的原料組成：60份蒸餾水、35份丙烯酰胺、26份2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、19份添加顆粒、3份引發(fā)劑。
原料還包括0.9份異丁基三乙氧基硅烷。
復合壓裂液稠化劑的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照配比，首先取蒸餾水、丙烯酰胺、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸、添加顆粒放入反應器中，設定溫度為60℃，保溫預熱30min；
（2）再加入引發(fā)劑及異丁基三乙氧基硅烷，升溫至75℃，以150r/min攪拌反應6h，冷卻至室溫，收集反應器中的物質，進行噴霧干燥，收集干燥物，粉碎，200目篩，收集過篩顆粒，即可得復合壓裂液稠化劑。
分別對實例1～3制得的復合壓裂液稠化劑和胍膠類稠化劑（對比例）進行性能檢測，其檢測結果如下表：
從上表可以看出，本發(fā)明制得的復合壓裂液稠化劑具有較好的剪切穩(wěn)定性和耐溫性能，完全滿足高溫深井低滲油氣藏的壓裂施工條件，值得推廣應用。