抑垢型乳液稠化剂、抑垢型变粘压裂液的制作方法

本发明涉及压裂液，具体为一种抑垢型乳液稠化剂、抑垢型变粘压裂液。

背景技术：

1、深层油气藏地层水中通常含有大量的k+、na+、ca2+、mg2+、ba2+、sr2+、so42-、co32-等离子，对压裂、排采等过程影响巨大。①当压裂液等外来流体进入地层后，在高温作用下容易产生大量的碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡沉淀，这些沉淀在井下工具、管柱上附着并结垢，甚至受到腐蚀，造成工具失效、管柱卡死等，严重者造成封井；②压裂液返排时，这些沉淀易于沉降导致裂缝堵塞、渗透率降低，严重影响压裂效果；③大量的地层水排出地面后，压裂液回用成为主要处理手段，但高价金属离子的存在对压裂液综合性能影响严重，再次入地后更易沉淀、结垢，加快加剧前两种情况的发生，导致施工井减产甚至停产。

2、针对上述问题，目前常用的技术手段是采用抗盐型压裂液回用返排液，采用阻垢抑垢剂抑制井下结垢，但这两项技术通常都是独立的，虽然目前也有将阻垢剂与压裂液复配来解决多个问题的，但常用的阻垢剂跟压裂液之间也存在一定的配伍性问题，并且两者复配后通常造成专有性能的降低，如含磷不环保、阻垢性能单一、耐温耐盐能力有限、作用范围小、压裂液添加剂多、使用不方便等，完全达不到预期效果。因此，高效的抑垢型压裂液成为目前兼顾返排液回用及井下抑垢的核心技术。

3、国内进行阻垢抑垢型压裂液研究的专利报道较多：专利cn115894813 a公开了一种油田压裂液阻垢剂及其制备方法和使用方法，阻垢剂为一种磷酸盐类化合物，在目前的环保政策提倡下不适合；专利cn115477934a公开了一种可重复利用阻垢型压裂液及其制备方法，采用了复配的阻垢剂，并且体系添加剂繁多，配液操作复杂，很难满足一体化施工；专利cn115322283b公开了一种防垢、减阻和增稠一体化压裂乳液的制备方法，能够很好地实现一体化施工应用，但有机磷酸盐类阻垢剂阻垢效果较单一，同时也存在环保问题，并且未提及压裂液返排液重复利用。

技术实现思路

1、为解决至少一个上述问题，本发明提出了一种抑垢型乳液稠化剂，以及利用该稠化剂制备的抑垢型变粘压裂液。

2、本发明的技术方案为：一种抑垢型乳液稠化剂，以质量百分比计，包括5％～8％的环保抑垢剂，45％～60％的压裂稠化剂、1.5％～2.0％的矿物油乳化增稠剂、0.5％～1.0％的防沉剂，余量为油相；

3、以质量份计，所述环保抑垢剂采用以下组分聚合而成：30～35份主链单体，5～8份生物活性单体，3～5份抑垢功能单体，1～2份表活剂单体；所述主链单体为马来酸、富马酸、戊烯二酸、己二烯二酸、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯中的一种；所述生物活性单体为丙氨酸、苯丙氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、组氨酸中的一种；所述抑垢功能单体为4,4'-二苯乙烯二羧酸、4,4'-二肼二苯乙烯-2,2'-二磺酸、二氨基二苯乙烯二磺酸、4,4-二氨基二苯乙烯二盐酸盐、二硝基二苯乙烯-二磺酸中的一种；所述表活剂单体为甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、三甲基乙烯基溴化铵中的一种；

4、所述油相由质量比为0.2～0.5:1的油相a和油相b组成，所述油相a为氯化石蜡，所述油相b为环烷基油或农用液体石蜡中的一种。

5、在上述过程中，所采用的压裂稠化剂为本领域常规商业品的针对性改性产品，在原有产品的基础上，针对压裂液抑垢功能需要而引入了少量抑垢功能单体，压裂液破胶后可部分转变成小分子抑垢剂。所述常规商业品购买自四川申和新材料科技有限公司，主要为稠化剂超支化聚合物类ssc-1和稠化剂am/ac共聚物mec-3中的一种，产品为白色或接近白色粉末，产品过20目标准筛筛余物不超过10％，可从市场上购买获得。

6、对于环保抑垢剂来讲，其制备方法领域常规方法，通过缩合、共聚、强水解、洗涤、抽滤、烘干、粉碎后得到的水溶性低分子量聚合物。且环保抑垢剂中各个单体具有不同的作用：主链单体亲水基团、抑垢基团较多，本身具有较好的水溶性和抑垢性能；生物活性单体同时具备羧基、氨基等基团，易于与酰胺类单体发生缩合并共聚，使其聚合物具有良好的负电分散性能及对其它离子的络合能力，该单体生物发酵获得、来源广泛，无毒且生物降解能力强，得到的聚合物环境友好；抑垢功能单体能够增强主链单体的抑垢性能；表活剂单体改善环保抑垢剂在固液界面作用，使抑垢剂分子均匀铺展，提高垢类晶格畸变作用效应，又能与聚丙酰胺多元共聚物溶液发生协同效应，增强压裂液效能。

7、所述矿物油乳化增稠剂为质量比为2～3:1的丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物和聚山梨醇酯-80的混合物、长链羧酸酯聚氧乙烯lmeo-18、丙烯脂-丙烯酸胺-改性丙烯酸盐与月桂聚氧气乙烯酸的共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种；所述防沉剂为聚酰胺蜡、螯合型钛酸酯偶联剂、聚酰胺聚脲树脂、脱水蓖麻油脂肪酸中的一种。其中，所述丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物与聚山梨醇酯-80的质量比为2～3:1，所述丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物代号法国赛比克emt10，cas号38193-60-1；所述长链羧酸酯聚氧乙烯lmeo-18为常规产品；所述丙烯脂-丙烯酸胺-改性丙烯酸盐与异构烷烃与月桂聚氧乙烯酸的共聚物为广州飞瑞化工有限公司销售的乳化增稠剂556；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为江苏茂亨化工有限公司生产的乳化剂，型号选择moa-5。

8、矿物油乳化增稠剂可以使油相的粘度增大，并且一定的乳化作用使得油相结构增强，提高压裂液对聚合物粉末的悬浮能力。防沉剂的加入能改善油相与聚合物粉末混合流体触变性，使得悬浮乳液静置状态下粘度大，稳定性强，防止固相颗粒在溶液中沉淀、沉降或析出，但当流体受到扰动时粘度减小，流动性和泵注性强。相对于通过改变压裂液密度和粘度来提高固相悬浮性能的方式，本发明成本相对较低、且对压裂液本身性能影响较小。

9、本发明的一种实施方式在于，所述氯化石蜡为42#氯化石蜡、52#氯化石蜡中的一种，所述环烷基油的型号为22号、25号或45号中的一种，所述农用液体石蜡的型号为15号、26号中的一种。本发明通过设置双油相，使得配制的乳液具有优良的稳定性和流动性，同时能够显著的提高压裂液的固含量。

10、本发明的一种实施方式在于，所述乳液稠化剂采用以下方法制备：

11、s1、在第一转速条件下，将油相a、环保抑垢剂、30wt％～40wt％压裂稠化剂混合并搅拌30～60min，搅拌均匀后使其乳化得到分散乳液a；

12、s2、在第一转速条件下，将油相b、矿物油乳化增稠剂、防沉剂、剩余的压裂稠化剂混合并搅拌30～60min，搅拌均匀后使其乳化得到分散乳液b；

13、s3、在第二转速条件下，将s1的产物和s2的产物进行混合，混合后在第三转速条件下搅拌60～120min即得。

14、进一步的，所述第一转速为4500～5000r/min，所述第二转速为3000～4000r/min，所述第三转速为1000～1500r/min。

15、在上述操作过程中，使其乳化的操作可以采用超声震荡分散、强制均质剪切等操作实现，本领域技术人员也可以采用其余的操作对其进行乳化。

16、本发明的另一个目的是提出一种抑垢型变粘压裂液，以质量百分比计，该压裂液包括抑垢型乳液稠化剂、屏蔽增效剂和基液；以质量百分比计，所述压裂液中，抑垢型乳液稠化剂的加量为0.05～1.2％，屏蔽增效剂的加量为0.1～0.5％，余量为基液。

17、本发明的一种实施方式在于，以质量比计，所述屏蔽增效剂包括5.0～15.0份有机酸、20.0～30.0份离子屏蔽剂、15.0～20.0份稳定剂。添加的有机酸可使得配制的压裂液呈弱酸性，能够降低在地层中沉淀的生成；离子屏蔽剂为络合剂，其能够在初始阶段降低盐对压裂稠化剂的影响，从而使得本发明的压裂液能够采用高盐的返排液作为基液；添加的稳定剂能够进一步降低压裂液的表面张力，降低压裂液在地层中的滞留量，促进返排，从而降低压裂液对地层的水锁伤害。

18、进一步的，所述有机酸为醋酸、柠檬酸、水杨酸中的一种，所述离子屏蔽剂为谷氨酸二乙酸及其盐、天冬氨酸二乙酸及其盐、亚氨基二琥珀酸及其盐中的一种，所述稳定剂为甲醇、乙二醇中的一种。

19、本发明的一种实施方式在于，所述压裂液还包括破胶剂，所述破胶剂为过硫酸铵，加量为0～0.05％，该破胶剂能够促进压裂液的破胶，降低破胶后压裂液的粘度，从而促进压裂液的返排。

20、进一步的，以压裂液总质量为100％计，所述基液为清水时，所述压裂液包括0.05～0.9％的抑垢型乳液稠化剂、0.1～0.3％的屏蔽增效剂，余量为清水；所述基液为压裂返排液时，所述压裂液包括0.1～1.2％的抑垢型乳液稠化剂，0.2～0.5％的屏蔽增效剂，余量为压裂返排液。本发明所述的压裂返排液，是指现有技术中的常见压裂返排液，比如采用瓜胶作为增稠剂的压裂液等，其都可以应用于本发明，因此，本发明不仅降低了返排液利用时对地层的结垢伤害，还极大的增强了压裂液的重复利用次数，降低了成本。

21、有益效果：

22、(1)抑垢型乳液稠化剂包括环保抑垢剂和压裂稠化剂，压裂稠化剂为现有的稠化剂产品基础上进行的针对性改性产品，对于环保抑垢剂来讲，发明人针对地层生成的结垢类型，以生物活性单体为主链载体，合理引入羧基、磺基、氨基等功能基团，优化分子结构，制备了对钙、镁、钡、锶等均具有良好抑垢能力的环保抑垢剂，具有耐温耐盐，作用范围广，高效抑垢、无磷、绿色、易降解等特点；环保抑垢剂与压裂稠化剂能够很好地兼容复配，通过大量的原料筛选和配比优化，制备了双油相悬浮乳液-抑垢型乳液稠化剂，大大提高了固相含量、乳液稳定性和流动性，同时实现了稠化剂增粘、抑垢一体化的功能，便于现场应用；

23、(2)优化了屏蔽增效剂组分，增强了环保抑垢剂对金属离子特有的稳定作用，大大降低金属离子对稠化剂的影响，提高稠化剂对高矿化度盐水的耐受能力；屏蔽增效剂与稠化剂的协同作用，大幅度提升压裂液综合性能。