CN100999658A - 一种复合压裂液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合压裂液。其成分构成与配比为：复配成胶剂为压裂液质量的0.4－1.0wt％，金属交联剂为压裂液质量的0.05－0.7wt％，氧化破胶剂为压裂液质量的0.05－0.5wt％，其余为水。本发明所提供的复合压裂液具有较好的抗剪切、抗温性、水不溶物含量仅为1.5－3.5wt％、破胶后残渣为25－140mg/L，而且价格便宜。
Description
技术领域
本发明属于一种复合压裂液。
背景技术
压裂液可使油井增产，水井增注。通常所用的可分为油基压裂液和水基压裂液两种。其中水基压裂液不但安全、便宜，而且粘度高、摩阻低、易返排，因而应用较广。目前水基压裂液成胶剂使用较多的是天然植物胶类型，如瓜尔胶，田箐胶等以及聚合物类，如部分水解的聚丙烯酰胺等。但天然植物胶成胶剂破胶后残渣含量高达20-30wt％，对地层渗透率、填沙裂缝的导流能力均有伤害。而就聚合物成胶剂而言，虽破胶后残渣含量低，但其与地层内盐类配伍较差。两种成胶剂在性能上存在较强的互补性，因而将两种成胶剂复合使用具有较大的实际应用意义。但是由于目前使用的天然植物胶类型，如瓜尔胶，田箐胶等价格较高，因而将它们与聚合物类成胶剂复合使用意义不大。而选取价格便宜的纤维素类衍生物与聚合物类成胶剂复合使用则可以满足实际需要。
发明内容
本发明提供一种复合压裂液。其构成为：复配成胶剂为压裂液质量的0.4-1.0wt％，金属交联剂为压裂液质量的0.05-0.7wt％，氧化破胶剂为压裂液质量的0.05-0.5wt％，其余为水。
所述的复配成胶剂为纤维素衍生物和丙烯酰胺类聚合物质量比为0.8-3.5∶1的复配物；
所述的纤维素衍生物是羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素或羧甲基羟丙基纤维素，取代度为0.3-2.5；
所述的丙烯酰胺类聚合物是聚丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸盐共聚物、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物；所述的丙烯酰胺类聚合物使用的是该聚合物的水溶液或是该聚合物的水分散液；
所述的金属交联剂为：硫酸铝、硫酸铝钾、硝酸铝、四氯化钛、硫酸钛、硫酸亚钛、有机钛或有机锆，其质量浓度为1.0-3.0wt％；
所述的氧化破胶剂是过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾，其质量浓度为1.0-30wt％。
本发明所提供的复合压裂液，其制备步骤如下：将质量比为0.8-3.5∶1的纤维素衍生物和丙烯酰胺类聚合物复配的成胶剂溶解在去离子水中，其使用量为压裂液质量的0.4-1.0wt％，搅拌10分钟后在30℃恒温4小时；然后调节pH值为6.5；加入质量浓度为1.0-3.0wt％的金属交联剂，使用量为压裂液质量的0.05-0.7wt％；同时，加入质量浓度为1.0-30wt％的氧化破胶剂，使用量为压裂液质量的0.05-0.5wt％，可得到一种复合压裂液。
此复合压裂液在40-75℃下，2-20小时可自动解粘，解粘后粘度低于5mpa.s。
本发明所提供的复合压裂液具有较好的抗剪切、抗温性、水不溶物含量仅为1.5-3.5wt％、破胶后残渣为25-140mg/L，而且价格便宜。
具体实施方式
实施例1
固定羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺复配成胶剂使用量为压裂液质量的0.9wt％，取不同质量的羧甲基纤维素(取代度0.81)和分子量为300万、质量浓度为20％的聚丙烯酰胺水分散液，溶解于200mL水中，搅拌10分钟后在30℃恒温4小时；调节体系pH值为6.5后，搅拌下加入硫酸铝钾和过硫酸铵水溶液，其中硫酸铝钾和过硫酸铵的使用量分别为压裂液质量的0.5wt％和0.05wt％，可得到一种复合压裂液。固定170S-1剪切速率，测量基液表观粘度；当体系交联成凝胶后，在45℃，170S-1剪切速率下剪切1小时，测量凝胶的表观粘度。表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计完成。结果列于表1：
表1
| 羧甲基纤维素质量g | 20wt％聚丙烯酰胺水分散液质量g | 基液粘度mpa.s | 初始凝胶粘度mpa.s | 30分后凝胶粘度mpa.s | 1小时后凝胶粘度mpa.s | 破胶后粘度mpa.s |
| 1.41.21.00.8 | 2.03.04.05.0 | 6595110140 | 260310360420 | 140180220260 | 110140150160 | ≤5≤5≤5≤5 |
实施例2
固定羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺复配成胶剂使用量为压裂液质量的0.5wt％，取不同质量的羧甲基纤维素(取代度2.32)和分子量为300万聚丙烯酰胺粉末，溶解于200mL水中，搅拌10分钟后在30℃恒温4小时；调节体系pH值为6.5后，搅拌下加入硫酸铝钾和过硫酸铵水溶液，其中硫酸铝钾和过硫酸铵的使用量分别为压裂液质量的0.7wt％和0.5wt％，可得到一种复合压裂液。固定170S-1剪切速率，测量基液表观粘度；当体系交联成凝胶后，在45℃，170S-1剪切速率下剪切1小时，测量凝胶的表观粘度。表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计完成。结果列于表2：
表2
| 羧甲基纤维素质量g | 聚丙烯酰胺粉术质量g | 基液粘度mpa.s | 初始凝胶粘度mpa.s | 30分后凝胶粘度mpa.s | 1小时后凝胶粘度mpa.s | 破胶后粘度mpa.s |
| 0.80.60.40.2 | 0.20.40.60.8 | 105120150200 | 320350410460 | 180200250310 | 140170180200 | ≤5≤5≤5≤5 |
实施例3
固羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺复配成胶剂使用量为压裂液质量的1.0wt％，取不同取代度的羧甲基纤维素1.4g和分子量为300万聚丙烯酰胺粉末0.6g溶解于200mL水中，搅拌10分钟后在30℃恒温4小时；调节体系pH值为6.5后，搅拌下加入硫酸铝钾和过硫酸铵水溶液，其中硫酸铝钾和过硫酸铵在的使用量分别为压裂液质量的0.05wt％和0.15wt％，可得到一种复合压裂液。固定170S-1剪切速率，测量基液表观粘度，当体系交联成凝胶后，在45℃，170S-1剪切速率下剪切1小时，测量凝胶的表观粘度。表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计完成。结果列于表3：
表3
| 羧甲基纤维素取代度 | 基液粘度mpa.s | 初始凝胶粘度mpa.s | 30分后凝胶粘度mpa.s | 1小时后凝胶粘度mpa.s | 破胶后粘度mpa.s |
| 0.500.811.241.68 | 7595110135 | 230310340360 | 140180200220 | 90140170180 | ≤5≤5≤5≤5 |
实施例4
固定羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺复配成胶剂使用量为压裂液质量的0.9wt％，取羧甲基纤维素(取代度1.51)1.2g和不同分子量聚丙烯酰胺粉末0.6g溶解于200mL水中，搅拌10分钟后在30℃恒温4小时；调节体系pH值为6.5后，搅拌下加入硫酸铝钾和过硫酸铵水溶液，其中硫酸铝钾和过硫酸铵在的使用量分别为压裂液质量的0.7wt％和0.5wt％)，可得到一种复合压裂液。固定170S-1剪切速率，测量基液表观粘度；当体系交联成凝胶后，在45℃，170S-1剪切速率下剪切1小时，测量凝胶的表观粘度。表观粘度测量采用RV-20旋转粘度计完成。结果列于表4：
表4
| 聚丙烯酰胺分子量 | 基液粘度mpa.s | 初始凝胶粘度mpa.s | 30分后凝胶粘度mpa.s | 1小时后凝胶粘度mpa.s | 破胶后粘度mpa.s |
| 200万300万500万800万 | 6595130185 | 230310380460 | 100180220310 | 80140170200 | ≤5≤5≤5≤5 |
实施例5
取羧甲基纤维素(取代度0.81)1.2g和分子量为300万、质量浓度为20％的聚丙烯酰胺水分散液3.0g，搅拌10分钟后在30℃恒温4小时；取恒温好的溶胶液50.25g，放于恒量离心管中，在3000r/min的转速下离心30min，慢慢倒出上层清液，再加入蒸馏水50mL，用玻璃棒搅拌洗涤，再离心20min，去除上层清液，将离心管在105℃烘干至恒重。水不溶物含量按下式计算：
η＝m/0.25×100
式中：η为水不溶物含量％；m为水不溶物质量g；
将剩余溶胶调节体系pH值为6.5后，搅拌下加入硫酸铝钾和过硫酸铵水溶液，其中硫酸铝钾和过硫酸铵在的使用量分别为压裂液质量的0.5wt％和0.2wt％)，可得到一种复合压裂液。体系交联成凝胶后，在45℃下恒温24h，将解凝后产物离心过滤，烘干后称重。残渣含量按下式计算：
残渣含量＝(残渣和离心试管的质量-离心试管的质量)mg/破胶液体积L此条件下压裂液的水不溶物含量为1.2％，残渣含量为28mg/L。可知，采用羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺类衍生物(包括聚丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸盐共聚物、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物等)的水分散液(溶液)复配的成胶剂，可以达到较好的压裂效果，而且价格便宜。
Claims (1)
1、一种复合压裂液，其特征在于，其成分构成与配比为：复配成胶剂为压裂液质量的0.4-1.0wt％，金属交联剂为压裂液质量的0.05-0.7wt％，氧化破胶剂为压裂液质量的0.05-0.5wt％，其余为水。
所述的复配成胶剂为纤维素衍生物和丙烯酰胺类聚合物质量比为0.8-3.5∶1的复配物；
所述的纤维素衍生物是羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素或羧甲基羟丙基纤维素，取代度为0.3-2.5；
所述的丙烯酰胺类聚合物是聚丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸盐共聚物、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物；所述的丙烯酰胺类聚合物使用的是该聚合物的水溶液或是该聚合物的水分散液；
所述的金属交联剂为：硫酸铝、硫酸铝钾、硝酸铝、四氯化钛、硫酸钛、硫酸亚钛、有机钛或有机锆，其质量浓度为1.0-3.0wt％；
所述的氧化破胶剂是过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾，其质量浓度为1.0-30wt％。
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