一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑的製作方法
2023-10-10 07:59:59 4
一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，其特徵在於：所述在PH>9.0的鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑配置用水包括PH＞9.0的壓裂液返排液、PH＞9.0的採油採氣回注水，PH＞9.0的配液用水。本發明改變了目前普通瓜爾膠在鹼性水、鹼性返排液或鹼性回注水中溶解慢、粘度釋放緩慢的問題，在PH>9.0鹼性條件下，3min粘度釋放率在90％以上，可以滿足連續混配的壓裂施工要求，改善施工的方便性和提高了壓裂液PH值的均勻性，提高壓裂施工的平穩性和施工成功率，降低了對返排液的汙水處理要求。
【專利說明】一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，該壓裂增稠劑主要應用在 配置壓裂液。
【背景技術】
[0002] 壓裂增稠劑是壓裂施工中的關鍵材料。壓裂增稠劑目前使用較多的是瓜爾膠。瓜 爾膠最早的生產工藝，是將瓜爾膠片粉碎或對瓜爾膠片進行碾壓處理而直接使用。隨著瓜 爾膠應用領域的不斷擴張，對瓜爾膠的應用性能提出更高的要求，在瓜爾膠產品的加工過 程中，對瓜爾膠進行特殊功能的改性和表面處理也變得越來越多，通過這樣的手段，改善了 瓜爾膠粉體在水中分散不均，增粘慢的弊端，而且應用的性能也不斷的完善。
[0003] 目前，壓裂施工中配製壓裂增稠劑通常對使用的水源水質有特殊的要求，譬如：水 的礦化度，二價離子含量，PH值等。通常使用水的PH〈8的水源，這樣有利於瓜爾膠的快速分 散和增粘，提高瓜爾膠的利用效率。瓜爾膠類壓裂增稠劑在PH > 9. 0的鹼性條件下配液， 存在增粘速度慢和因分散性不好而起"魚眼"的問題，這樣的問題限制了油田壓裂現場部分 水資源的利用。
[0004] 近年，隨著石油和天然氣開採的快速升溫，油田壓裂生產作業任務不斷增加。在壓 裂生產作業中，對水資源的消耗較大，在缺水地區，壓裂作業用水給本來就緊張的水資源利 用增加負擔更為明顯。壓裂作業作為水資源消耗的大戶，同時壓裂液返排液也是水資源汙 染的大戶，每次壓裂施工大約有30 %壓裂液破膠液返排回地面，稱之為返排液。返排液因含 有多種成份且顯鹼性，不能直接用於重複配液，從而成為汙染環境的廢水，需要轉運到專業 的水處理廠處理後才能排放，這樣的過程耗費大量的人力和物力。
[0005] 在採油和採氣過程中產生大量的地層水，也是油田現場可重複利用的重要水資 源，但因為增產措施開發中的壓裂、鹼驅、表面活性劑鹼驅、聚合物表面活性劑鹼驅，返排到 地面的地層水通常顯鹼性，限制了作為壓裂液配液用水使用的可能性。
[0006] 除此之外，在油田的部分壓裂施工中，採用先配置瓜爾膠壓裂增稠劑溶液，後添加 PH值調節劑調整增稠劑溶液的PH值。該方法在實際的施工中，由於儲存罐中的瓜爾膠增稠 劑溶液粘度高，泵循環阻力較大，PH值調節劑混合均勻度不好，導致後續交聯不穩定，影響 壓裂施工的穩定性和施工成功率。如果瓜爾膠壓裂增稠劑能在鹼性條件下快速增粘，PH值 調節劑可預先加入水中循環均勻，再加入瓜爾膠壓裂增稠劑，將克服因 PH值不均勻對壓裂 施工帶來的影響，提高施工的便捷性和施工成功率。
[0007] 綜上所述，開發在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑意義重大，它的成功開發將 緩解油田壓裂現場水資源匱乏的矛盾，使現場大量的水資源得到重複利用，減少了環境汙 染和施工成本。
【發明內容】
[0008] 本發明的第一個目的在於提供一種在鹼性條件能快速增粘的壓裂增稠劑。
[0009] 本發明的第二個目的在於提供的壓裂增稠劑在PH > 9. 0的鹼性條件，PH>9. 0用 於壓裂液增稠劑配製的水溶液、PH>9. 0的瓜爾膠及其瓜爾膠衍生物為增稠劑的壓裂液體系 返排液、PH>9. 0的採油採氣回注水。
[0010] 本發明的第三個目的提供了 PH > 9. 0的鹼性條件能快速增粘的壓裂增稠劑的制 備過程。
[0011] 本發明第一個目的所提供的壓裂增稠劑為縮醛化處理的改性瓜爾膠產品，產品的 醛含量在〇. 05% -5. 0%之間，縮醛化見下面的製備過程。
[0012] 改性瓜爾膠包括羥丙基瓜爾膠，羥丙基取代度（DS)0. 05 - 0. 80,取代度（DS)在 0. 3 - 0. 5之間為效果最佳；羧甲基瓜爾膠，羧甲基取代度（DS)0. 01 - 0. 80、取代度（DS) 在0. 1 - 0. 3之間為效果最佳；羥丙基羧甲基瓜爾膠，羥丙基取代度（DS) 0. 05 - 0. 80,羧甲 基取代度（DS)0. 01 - 0. 80,其中羥丙基取代度（DS)0. 2 - 0. 40,羧甲基取代度（DS)0. 1 - 0.30時效果最佳。本發明所述的取代度為摩爾取代度。
[0013] 本發明目第二個目的對鹼性條件快速增粘壓裂增稠劑的應用重點在壓裂液的配 制，配置的用水包括PH > 9. 0水、PH > 9. 0的壓裂液返排液、PH > 9. 0的採油採氣回注水， 水中不應含有與瓜爾膠及其瓜爾膠衍生物起交聯作用的金屬離子，譬如：硼離子和其它硼 酸鹽，如果有這樣的離子會影響粘度的釋放速率。
[0014] 本發明第三個目的PH > 9. 0的鹼性條件能快速增粘的壓裂增稠劑的製備過程，主 要如下：1)將瓜爾膠原料投入到反應釜中；2)除氧；3)加入鹼性水溶液；4)升溫；5)加入 反應醚化劑；6)中和洗滌，同時進行縮醛表面處理劑；7)離心、乾燥、粉碎、篩分得到產品。
[0015] 上述製備過程中瓜爾膠原料可以為瓜爾膠片或瓜爾膠粉；醚化劑主要為環氧丙 烷、氯乙酸或氯乙酸鈉；中和洗滌溶劑主要為水、乙醇、異丙醇、丙酮或以上溶劑的混合溶 液；中和所用酸為磷酸、鹽酸、硫酸、檸檬酸、醋酸或以上酸的混合酸；縮醛表面處理所用醛 為乙二醛或戊二醛，使用量為0.05% -5.0%。
[0016] 綜上所述，本發明提供了一種在鹼性條件能快速增粘的壓裂增稠劑、壓裂增稠劑 在壓裂液配製中，重點應用在PH > 9. 0的配液用水，包括PH > 9. 0水、PH > 9. 0的壓裂液 返排液、PH > 9. 0的採油採氣回注水，除此之外，還提供了壓裂增稠劑的製備過程。本發明 的壓裂增稠劑使用有以下幾方面的優點：
[0017] 1、壓裂增稠劑在PH > 9. 0的鹼性條件能快速增粘，3min粘度釋放率在90%以上， 可滿足連續混配壓裂施工的要求。
[0018] 2、PH > 9. 0的壓裂液返排液和PH > 9. 0的採油採氣回注水不經中和處理直接配 液，緩解水資源緊張的矛盾，減少對環境的汙染，降低施工成本。
[0019] 3、對壓裂施工中需要用PH值調節劑調整基液PH的壓裂施工，通過先調整水的PH， 再配製壓裂增稠劑，改善了施工的方便性和壓裂液PH值的均勻性，提高壓裂施工的平穩性 和施工成功率,降低成本的優勢也很明顯。
[0020] 4、壓裂增稠劑具有水不溶物低，水不溶物< 2. 0%，酸性，中性條件下增粘緩慢的 優點。
【具體實施方式】
[0021] 下面就具體的實施案例對本發明的過程進行說明。
【權利要求】
1. 一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，其特徵在於：所述該壓裂增稠劑為縮醛 表面處理的改性瓜爾膠，所述壓裂增稠劑可以直接使用鹼性的壓裂液返排液，鹼性的採油 採氣回注水作為壓裂液配液用水，所述在PH>9. 0的鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑配 置用水包括PH > 9. 0的壓裂液返排液、PH > 9. 0的採油採氣回注水，PH > 9. 0的配液用 水。
2. 根據權利要求1所述的一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，其特徵在於：所 述縮醛表面處理工藝所用醛為戊二醛和乙二醛。
3. 根據權利要求1所述的一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，其特徵在於：所 述改性瓜爾膠產品包括羥丙基瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠、羥丙基羧甲基瓜爾膠，產品的醛含量 在 0.05% -5.0%之間。
4. 根據權利要求3所述的一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，其特徵在 於：所述羥丙基瓜爾膠，羥丙基取代度（DS)0. 10 - 0.80 ;羧甲基瓜爾膠，羧甲基取代度 (DS) 0.01 - 0.80 ;羥丙基羧甲基瓜爾膠，羥丙基取代度（DS) 0.05 - 0.80,羧甲基取代度 (DS)0. 01 - 0· 50。
5. 根據權利要求1所述的一種在鹼性條件下快速增粘的壓裂增稠劑，其特徵在於：所 述PH>9. 0的鹼性條件，PH範圍在9. 0-13. 0,泛指PH>9. 0用於壓裂液增稠劑配製的水溶液、 PH>9. 0的瓜爾膠及其瓜爾膠衍生物為增稠劑的壓裂液體系返排液、PH>9. 0的採油採氣回 注水，上述水中不應含有PH>9. 0時能與瓜爾膠及其瓜爾膠衍生物起交聯作用的金屬交聯 劑，如：硼離子和其它硼酸鹽。
【文檔編號】C09K8/68GK104087282SQ201410344928
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】白巖, 何建平, 胡傳智, 陳衛平, 崔俊傑, 吳志明, 陸輝, 孫雪蓮, 唐志娟, 尹恆, 宮大軍, 何俊, 凌潛 申請人:崑山京昆油田化學科技開發公司