CN104087282A - 一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂 - Google Patents

一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂 Download PDF

Info

Publication number
CN104087282A
CN104087282A CN201410344928.1A CN201410344928A CN104087282A CN 104087282 A CN104087282 A CN 104087282A CN 201410344928 A CN201410344928 A CN 201410344928A CN 104087282 A CN104087282 A CN 104087282A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
thickening material
pressure break
fracturing
tackify
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410344928.1A
Other languages
English (en)
Inventor
白岩
何建平
胡传智
陈卫平
崔俊杰
吴志明
陆辉
孙雪莲
唐志娟
尹恒
宫大军
何俊
凌潜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUNSHAN JINGKUN OIL FIELD CHEMISTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co
Original Assignee
KUNSHAN JINGKUN OIL FIELD CHEMISTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUNSHAN JINGKUN OIL FIELD CHEMISTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co filed Critical KUNSHAN JINGKUN OIL FIELD CHEMISTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co
Priority to CN201410344928.1A priority Critical patent/CN104087282A/zh
Publication of CN104087282A publication Critical patent/CN104087282A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/006—Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
    • C08B37/0087—Glucomannans or galactomannans; Tara or tara gum, i.e. D-mannose and D-galactose units, e.g. from Cesalpinia spinosa; Tamarind gum, i.e. D-galactose, D-glucose and D-xylose units, e.g. from Tamarindus indica; Gum Arabic, i.e. L-arabinose, L-rhamnose, D-galactose and D-glucuronic acid units, e.g. from Acacia Senegal or Acacia Seyal; Derivatives thereof
    • C08B37/0096—Guar, guar gum, guar flour, guaran, i.e. (beta-1,4) linked D-mannose units in the main chain branched with D-galactose units in (alpha-1,6), e.g. from Cyamopsis Tetragonolobus; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/86—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/88—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/90—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds of natural origin, e.g. polysaccharides, cellulose

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，其特征在于：所述在PH>9.0的碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂配置用水包括PH＞9.0的压裂液返排液、PH＞9.0的采油采气回注水，PH＞9.0的配液用水。本发明改变了目前普通瓜尔胶在碱性水、碱性返排液或碱性回注水中溶解慢、粘度释放缓慢的问题，在PH>9.0碱性条件下，3min粘度释放率在90％以上，可以满足连续混配的压裂施工要求，改善施工的方便性和提高了压裂液PH值的均匀性，提高压裂施工的平稳性和施工成功率，降低了对返排液的污水处理要求。

Description

一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂
技术领域
本发明涉及一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，该压裂增稠剂主要应用在配置压裂液。
背景技术
压裂增稠剂是压裂施工中的关键材料。压裂增稠剂目前使用较多的是瓜尔胶。瓜尔胶最早的生产工艺，是将瓜尔胶片粉碎或对瓜尔胶片进行碾压处理而直接使用。随着瓜尔胶应用领域的不断扩张，对瓜尔胶的应用性能提出更高的要求，在瓜尔胶产品的加工过程中，对瓜尔胶进行特殊功能的改性和表面处理也变得越来越多，通过这样的手段，改善了瓜尔胶粉体在水中分散不均，增粘慢的弊端，而且应用的性能也不断的完善。
目前，压裂施工中配制压裂增稠剂通常对使用的水源水质有特殊的要求，譬如：水的矿化度，二价离子含量，PH值等。通常使用水的PH<8的水源，这样有利于瓜尔胶的快速分散和增粘，提高瓜尔胶的利用效率。瓜尔胶类压裂增稠剂在PH＞9.0的碱性条件下配液，存在增粘速度慢和因分散性不好而起“鱼眼”的问题，这样的问题限制了油田压裂现场部分水资源的利用。
近年，随着石油和天然气开采的快速升温，油田压裂生产作业任务不断增加。在压裂生产作业中，对水资源的消耗较大，在缺水地区，压裂作业用水给本来就紧张的水资源利用增加负担更为明显。压裂作业作为水资源消耗的大户，同时压裂液返排液也是水资源污染的大户，每次压裂施工大约有30％压裂液破胶液返排回地面，称之为返排液。返排液因含有多种成份且显碱性，不能直接用于重复配液，从而成为污染环境的废水，需要转运到专业的水处理厂处理后才能排放，这样的过程耗费大量的人力和物力。
在采油和采气过程中产生大量的地层水，也是油田现场可重复利用的重要水资源，但因为增产措施开发中的压裂、碱驱、表面活性剂碱驱、聚合物表面活性剂碱驱，返排到地面的地层水通常显碱性，限制了作为压裂液配液用水使用的可能性。
除此之外，在油田的部分压裂施工中，采用先配置瓜尔胶压裂增稠剂溶液，后添加PH值调节剂调整增稠剂溶液的PH值。该方法在实际的施工中，由于储存罐中的瓜尔胶增稠剂溶液粘度高，泵循环阻力较大，PH值调节剂混合均匀度不好，导致后续交联不稳定，影响压裂施工的稳定性和施工成功率。如果瓜尔胶压裂增稠剂能在碱性条件下快速增粘，PH值调节剂可预先加入水中循环均匀，再加入瓜尔胶压裂增稠剂，将克服因PH值不均匀对压裂施工带来的影响，提高施工的便捷性和施工成功率。
综上所述，开发在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂意义重大，它的成功开发将缓解油田压裂现场水资源匮乏的矛盾，使现场大量的水资源得到重复利用，减少了环境污染和施工成本。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种在碱性条件能快速增粘的压裂增稠剂。
本发明的第二个目的在于提供的压裂增稠剂在PH＞9.0的碱性条件，PH>9.0用于压裂液增稠剂配制的水溶液、PH>9.0的瓜尔胶及其瓜尔胶衍生物为增稠剂的压裂液体系返排液、PH>9.0的采油采气回注水。
本发明的第三个目的提供了PH＞9.0的碱性条件能快速增粘的压裂增稠剂的制备过程。
本发明第一个目的所提供的压裂增稠剂为缩醛化处理的改性瓜尔胶产品，产品的醛含量在0.05％-5.0％之间，缩醛化见下面的制备过程。
改性瓜尔胶包括羟丙基瓜尔胶，羟丙基取代度(DS)0.05－0.80，取代度(DS)在0.3－0.5之间为效果最佳；羧甲基瓜尔胶，羧甲基取代度(DS)0.01－0.80、取代度(DS)在0.1－0.3之间为效果最佳；羟丙基羧甲基瓜尔胶，羟丙基取代度(DS)0.05－0.80，羧甲基取代度(DS)0.01－0.80，其中羟丙基取代度(DS)0.2－0.40，羧甲基取代度(DS)0.1－0.30时效果最佳。本发明所述的取代度为摩尔取代度。
本发明目第二个目的对碱性条件快速增粘压裂增稠剂的应用重点在压裂液的配制，配置的用水包括PH＞9.0水、PH＞9.0的压裂液返排液、PH＞9.0的采油采气回注水，水中不应含有与瓜尔胶及其瓜尔胶衍生物起交联作用的金属离子，譬如：硼离子和其它硼酸盐，如果有这样的离子会影响粘度的释放速率。
本发明第三个目的PH＞9.0的碱性条件能快速增粘的压裂增稠剂的制备过程，主要如下:1)将瓜尔胶原料投入到反应釜中；2)除氧；3)加入碱性水溶液；4)升温；5)加入反应醚化剂；6)中和洗涤，同时进行缩醛表面处理剂；7)离心、干燥、粉碎、筛分得到产品。
上述制备过程中瓜尔胶原料可以为瓜尔胶片或瓜尔胶粉；醚化剂主要为环氧丙烷、氯乙酸或氯乙酸钠；中和洗涤溶剂主要为水、乙醇、异丙醇、丙酮或以上溶剂的混合溶液；中和所用酸为磷酸、盐酸、硫酸、柠檬酸、醋酸或以上酸的混合酸；缩醛表面处理所用醛为乙二醛或戊二醛，使用量为0.05％-5.0％。
综上所述，本发明提供了一种在碱性条件能快速增粘的压裂增稠剂、压裂增稠剂在压裂液配制中，重点应用在PH＞9.0的配液用水，包括PH＞9.0水、PH＞9.0的压裂液返排液、PH＞9.0的采油采气回注水，除此之外，还提供了压裂增稠剂的制备过程。本发明的压裂增稠剂使用有以下几方面的优点：
1、压裂增稠剂在PH＞9.0的碱性条件能快速增粘，3min粘度释放率在90％以上，可满足连续混配压裂施工的要求。
2、PH＞9.0的压裂液返排液和PH＞9.0的采油采气回注水不经中和处理直接配液，缓解水资源紧张的矛盾，减少对环境的污染，降低施工成本。
3、对压裂施工中需要用PH值调节剂调整基液PH的压裂施工，通过先调整水的PH，再配制压裂增稠剂，改善了施工的方便性和压裂液PH值的均匀性，提高压裂施工的平稳性和施工成功率，降低成本的优势也很明显。
4、压裂增稠剂具有水不溶物低，水不溶物≤2.0％，酸性，中性条件下增粘缓慢的优点。
具体实施方式
下面就具体的实施案例对本发明的过程进行说明。
实施例1：
在反应釜中加入瓜尔胶粉10Kg，关闭反应釜，氮气置换，除去反应釜中的氧气，并测试氧气含量在1.0％以下，加入30％的碱水溶液5Kg，升温至60℃，搅拌30min，滴加环氧丙烷3Kg，滴加完毕继续反应30min，冷水降温搅拌30min，加入含25％质量浓度醋酸的乙醇溶液10Kg进行中和搅拌30min，加入含乙二醛0.5％质量浓度的乙醇溶液50Kg，搅拌洗涤30min，离心、干燥、粉碎得成品(样品1#)。
实施例2：
在反应釜中加入瓜尔胶片10Kg，关闭反应釜，氮气置换，除去反应釜中的氧气，并测试氧气含量在0.1％以下，加入12％的碱水溶液8Kg，升温至60℃，搅拌30min，滴加25％的氯乙酸钠8Kg，滴加完毕继续反应30min，冷水降温搅拌30min，加入含4.5％质量浓度醋酸的异丙醇溶液10Kg进行中和搅拌30min，加入含乙二醛0.6％、水25％浓度的异丙醇水溶液60Kg，搅拌洗涤30min，离心、粉碎、干燥、粉碎得成品(样品2#)。
实施例3：
在反应釜中加入瓜尔胶片10Kg，关闭反应釜，氮气置换，除去反应釜中的氧气，并测试氧气含量在0.1％以下，加入15％的碱水溶液7Kg，升温至60℃，搅拌30min，滴加20％的氯乙酸钠8Kg，滴加完毕继续反应30min，滴加环氧丙烷1Kg，滴加完毕继续反应30min，冷水降温搅拌30min，加入含5.5％质量浓度醋酸的异丙醇溶液10Kg进行中和搅拌30min，加入含乙二醛0.6％、水25％浓度的异丙醇水溶液60Kg，搅拌洗涤30min，离心、粉碎、干燥、粉碎得成品(样品3#)。
增粘测定实验
1、量取25±1℃、PH＝10.0-10.2(氢氧化钠预先调节)蒸馏水500ml加入1000ml吴茵混调器的搅拌杯；
2、调整搅拌速度为2000rpm，在5秒钟内加入压裂增稠剂样品2.40g；
4、立即启动秒表，计时搅拌150s；
5、将制得的浆液倒入FANN35粘度计测量杯中，300rpm下读取3min粘度μ1和60min粘度μ2；
6.3min的增粘释放率＝μ1/μ2*100％。
增粘实验的测定结果如下表：
表1
样品 3min粘度释放率(％)
1# 92.1
2# 93.4
3# 94.7
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，其特征在于：所述该压裂增稠剂为缩醛表面处理的改性瓜尔胶，所述压裂增稠剂可以直接使用碱性的压裂液返排液，碱性的采油采气回注水作为压裂液配液用水，所述在PH>9.0的碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂配置用水包括PH＞9.0的压裂液返排液、PH＞9.0的采油采气回注水，PH＞9.0的配液用水。 
2.根据权利要求1所述的一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，其特征在于：所述缩醛表面处理工艺所用醛为戊二醛和乙二醛。 
3.根据权利要求1所述的一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，其特征在于：所述改性瓜尔胶产品包括羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟丙基羧甲基瓜尔胶，产品的醛含量在0.05％-5.0％之间。 
4.根据权利要求3所述的一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，其特征在于：所述羟丙基瓜尔胶，羟丙基取代度(DS)0.10－0.80；羧甲基瓜尔胶，羧甲基取代度(DS)0.01－0.80；羟丙基羧甲基瓜尔胶，羟丙基取代度(DS)0.05－0.80，羧甲基取代度(DS)0.01－0.50。
5.根据权利要求1所述的一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，其特征在于：所述PH>9.0的碱性条件，PH范围在9.0-13.0，泛指PH>9.0用于压裂液增稠剂配制的水溶液、PH>9.0的瓜尔胶及其瓜尔胶衍生物为增稠剂的压裂液体系返排液、PH>9.0的采油采气回注水，上述水中不应含有PH>9.0时能与瓜尔胶及其瓜尔胶衍生物起交联作用的金属交联剂，如：硼离子和其它硼酸盐。 
CN201410344928.1A 2014-07-18 2014-07-18 一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂 Pending CN104087282A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410344928.1A CN104087282A (zh) 2014-07-18 2014-07-18 一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410344928.1A CN104087282A (zh) 2014-07-18 2014-07-18 一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104087282A true CN104087282A (zh) 2014-10-08

Family

ID=51635048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410344928.1A Pending CN104087282A (zh) 2014-07-18 2014-07-18 一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104087282A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105131932A (zh) * 2015-08-19 2015-12-09 昆山京昆油田化学科技开发公司 一种利用压裂返排液配制的压裂液及其配制方法
CN117264088A (zh) * 2023-11-17 2023-12-22 东营市宝泽能源科技有限公司 一种速溶瓜尔胶及其合成方法和应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105131932A (zh) * 2015-08-19 2015-12-09 昆山京昆油田化学科技开发公司 一种利用压裂返排液配制的压裂液及其配制方法
CN117264088A (zh) * 2023-11-17 2023-12-22 东营市宝泽能源科技有限公司 一种速溶瓜尔胶及其合成方法和应用
CN117264088B (zh) * 2023-11-17 2024-02-06 东营市宝泽能源科技有限公司 一种速溶瓜尔胶及其合成方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104531129A (zh) 一种清洁的二氧化碳泡沫压裂液及其制备方法
CN104610954A (zh) 一种适合陆相页岩气井压裂返排液处理水配制压裂液的配方及其制备方法
CN103525393B (zh) 一种速溶型酸液稠化剂及其制备方法与应用
CN102352232A (zh) 抗温抗盐聚合物清洁压裂液增稠剂及其制备方法
CN104402292B (zh) 一种改性淀粉减水剂及其制备方法和使用方法
CN105199706A (zh) 一种适用于聚合物压裂液体系的有机锆交联剂及其制备方法
CN103911140A (zh) 一种组合型压裂液生物酶破胶剂及其使用方法
CN104312573A (zh) 一种压裂用免交联乳液增稠剂及其制备方法
CN102766449A (zh) 聚丙烯酰胺与水溶性酚醛树脂的低温促交剂
CN108179008A (zh) 一种交联剂体系、低浓度聚合物交联压裂液及其制备方法
CN103509543A (zh) 可循环利用压裂液及其制备方法
CN103160269A (zh) 一种水基胍胶压裂液及其制备方法
CN105778877A (zh) 一种缝间暂堵剂及其制备方法
CN103881689A (zh) 一种提高高含量钙镁植物胶压裂液性能的方法
CN106336862B (zh) 一种清洁压裂液
CN104087282A (zh) 一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂
CN105566117A (zh) 一种硝酸异辛酯粗品的脱酸方法
CN104231156A (zh) 清洁压裂液增稠剂及其制备方法
CN103820089B (zh) 乳化沥青选择性堵水剂及其制备方法
CN108503251B (zh) 一种混凝土外加剂及制备方法
CN102910858A (zh) 一种用于发泡混凝土的复合发泡剂
CN103937483A (zh) 一种瓜胶清洁压裂液及其制备方法和应用
CN102786897A (zh) 高标无醛胶水及其制备方法
CN102977302A (zh) 一种板材用胶水的制备方法
CN104004501A (zh) 一种复合活性酶制剂及其用于制备褐煤类油田钻井液降滤失剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141008