：本发明涉及采油工程，尤其涉及一种高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备及应用。
背景技术
0、
背景技术：
1、油田压裂领域中，水力压裂技术是用于非常规储藏体积改造、改善渗透性、提高采收率的关键技术。压裂施工后会产生大量的返排液和废水。返排液由于包含地下岩层组分，导致非常规储层cod值高、矿化度高、污染物含量多的特点，导致返排液重复利用受到限制。另外，返排废液无法合理利用，只能运至废液坑存放，带来巨大成本和资源消耗。
技术实现思路
0、
技术实现要素：
1、本发明目的在于克服背景技术中存在的现有油田现场大量压裂液返排液积压难以合理利用导致巨大成本和资源消耗的问题，而提供一种高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备。该高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，提高了两性离子单体的聚合活性，使复配后压裂液在基液粘度、配伍性及携砂性能上均能满足压裂施工需求，使压裂液返排液复配压裂液成为可能。本发明还提供了一种高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的应用。
2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备，包括以下步骤：
3、a)将如式(ⅰ)所示的包含叔胺的单体在氧化剂的作用下进行氧化反应，得到如式(ⅱ)所示的氮氧两性离子单体；
4、b)将所述的氮氧两性离子单体与丙烯酸、丙烯酰胺进行共聚反应，得到氮氧两性离子功能化的聚丙烯酰胺；
5、
6、其中，r1选自h或ch3，r2选自ch3或ch2ch3，x选自o或nh，n为2～3。
7、进一步的，步骤a)中，所述氧化剂选自过氧化氢、3-氯过氧苯甲酸中的至少一种；所述叔胺型单体选自二甲胺基丙基丙烯酰胺、n-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、2-(二甲氨基)丙烯酸乙酯、3-(二甲氨基)丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、2-(二乙氨基)丙烯酸乙酯中的至少一种；
8、步骤a)中，所述反应的温度为0～60℃，时间为0.5～6h。
9、步骤a)中，所述氧化反应之后还包括：
10、采用沉淀剂对氧化反应之后的产物进行沉淀，所述沉淀剂选自丙酮或乙醚；或通过柱层析色谱对氧化反应之后的产物进行分离提纯；所述柱层析色谱分离提纯使用的洗脱剂由二氯甲烷、甲醇组成。
11、进一步的，步骤b)具体为：
12、将油相溶剂和表面活性剂混合，得到油相部分；
13、将所述氮氧两性离子单体与丙烯酸、丙烯酰胺、氧化剂溶于水中，采用氢氧化钠调节ph至6～8，得到水相部分；
14、将所述水相部分加入至所述油相部分中，通过高速搅拌得到均匀乳液；在所述均匀乳液中通过氮气或氩气鼓泡除氧，升至指定温度后加入还原剂引发共聚反应，得到氮氧两性离子功能化的聚丙烯酰胺。
15、进一步的，所述油相溶剂选自石蜡、白油、十氢萘及环己烷中的至少一种；所述表面活性剂选自司班60、司班80及吐温80中的至少一种。
16、进一步的，所述的氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵和溴酸钾中的至少一种；所述还原剂选自亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和四甲基乙二胺中的至少一种。
17、进一步的，步骤b)中，所述丙烯酸的含量为3～10wt％，所述丙烯酰胺的含量为70～90wt％，所述氮氧两性离子单体的总含量为5～20wt％；步骤b)中，所述反应温度为0～60℃，所述反应时间为4～16h。
18、进一步的，步骤b)中，所述共聚反应之后还包括：
19、所述共聚反应后的乳液，经过沉淀、洗涤和干燥得到聚合物产品；所述沉淀剂选自乙醇、甲醇和丙酮中的一种或多种。
20、本发明另一方面提供一种利用本发明方法制备的氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺在油田高矿化度压裂返排液中的应用。
21、进一步的，其应用方法为：将所述的氮氧两性离子功能化的聚丙烯酰胺与油田高矿化度压裂返排液复配，使用交联剂进行交联，得到具有良好携砂功能的压裂液；所述交联剂为有机钛交联剂、有机锆交联剂和有机铝交联剂中的至少一种。
22、该高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备的作用机理为：
23、将含有叔胺结构的单体在氧化剂作用下进行氧化，得到氮氧两性离子功能化的单体，再将其与丙烯酸、丙烯酰胺进行自由基共聚反应，最终得到氮氧两性离子功能化的聚丙烯酰胺。氮氧两性离子能够大幅度提高聚合物链的水合作用，从而提高其在高矿化度溶液中的稳定性，提高了使用压裂返排液进行复配压裂液体系的性能。使用交联剂进行交联，提高了表观分子量，与大庆油田等现场的压裂液返排液进行复配，得到优良性能的压裂液，解决油田现场大量压裂液返排液积压难以处理的问题。
24、本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：
25、本发明提供了一种氮氧两性离子功能化的聚丙烯酰胺的制备方法，将含有叔胺结构的单体在氧化剂作用下进行氧化，得到氮氧两性离子功能化的单体，氮氧两性离子能够大幅度提高聚合物链的水合作用，从而提高其在高矿化度溶液中的稳定性，提高了使用压裂返排液进行复配压裂液体系的性能。
26、本发明制备了的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺，提高了两性离子单体的聚合活性，使复配后压裂液在基液粘度、配伍性及携砂性能上均能满足压裂施工需求，使压裂液返排液复配压裂液成为可能。
1.一种高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述包含叔胺的单体的结构式(ⅰ)及得到的氮氧两性离子单体的结构式(ⅱ)分别为：
3.根据权利要求1所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：步骤a)中，所述氧化反应之后还包括：
5.根据权利要求1所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：步骤b)具体为：
6.根据权利要求5所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述丙烯酸的含量为3～10wt％，所述丙烯酰胺的含量为70～90wt％，所述氮氧两性离子单体的总含量为5～20wt％；
8.根据权利要求1所述的高矿化度压裂液返排液复配用氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述共聚反应之后还包括：
9.一种权利要求1至8任一项所述的制备方法制备的氮氧两性离子功能化聚丙烯酰胺在油田高矿化度压裂返排液中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：其应用方法为：将所述的氮氧两性离子功能化的聚丙烯酰胺与油田高矿化度压裂返排液复配，使用交联剂进行交联，得到具有携砂功能的压裂液；
