CN104194764A

CN104194764A - 一种含微生物多糖威兰胶的压裂液及其制备方法

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Publication number: CN104194764A
Application number: CN201410426737.XA
Authority: CN
Inventors: 何静; 王成达; 王满学; 吴金桥; 李世强; 展转盈; 吴春燕; 刘超; 房鑫
Original assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: CN104194764B

Abstract

本发明所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液及其制备方法涉及一种常规和非常规储层压裂使用的工作液组成以及这种工作液的制备方法，属于石油化工技术领域。本发明所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，由原胶液和交联剂组成，其特征在于原胶液中含有威兰胶，威兰胶在原胶液中所占的质量百分含量为0.1～0.7%。该压裂液在120℃，170s^-1下的粘度大于50mPa.s，以满足120℃以下油气井压裂需求。本发明使用了微生物多糖威兰胶后具有溶解性好，性能稳定，配液简单且质量高的特点。彻底解决瓜尔胶固体粉末易吸潮结块，现场配液溶胀时间长等缺陷。

Description

一种含微生物多糖威兰胶的压裂液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种常规和非常规储层压裂使用的工作液组成以及这种工作液的制备方法，属于石油化工技术领域。

背景技术

低渗和特低渗透油气藏开发难度很大。压裂是开发低渗特低渗透油气藏的主要手段之一。

压裂液是压裂改造过程中的工作液，它起着传递压力、形成裂缝和携带支撑剂进入裂缝的作用，在压裂完成后，依靠化学分解或破胶将压裂液粘度降低并返排到地面。压裂液性能直接关系到压裂施工效果，其性能的改进一直是人们致力研究的课题。

目前，国内外广泛使用的压裂液体系主要以水基压裂液为主，其中水基瓜胶压裂液因具有性能好、成本低，施工方便、易于处理等优点而被现场广泛使用。水基压裂液按照增稠剂类型分：（1）植物胶及其改性产品：瓜尔胶、田箐胶、香豆胶及其改性；（2）微生物增稠剂如：黄原胶等多糖物；（3）聚合物类：聚丙烯酰胺以及改性物。增稠剂成本低、增稠效率高、低残渣且可生物降解等仍然是未来发展方向。

威兰胶是美国C.P.Kelco公司于20世纪80年代继黄原胶、结冷胶之后开发的具有市场应用前景的微生物胞外多糖之一。威兰胶是产碱杆菌Alcaligenes sp.(ATCC31555)分泌的胞外多糖，它的结构骨架：D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖四糖重复单元主链构成，侧链是大约每隔四个单元有一个L-鼠李糖或L-甘露糖以α-（1,3）葡萄糖的2为碳上连有乙酰基。威兰胶是一种水溶性胞外多糖，属于典型的拟塑性流体，其表观粘度随着剪切速率的增加而减小，流动曲线为凸向剪切应力轴曲线。威兰胶与其他同类产品相比，具有良好的增稠性、悬浮性、乳化性以及优良的剪切稀释性，并且具有耐高温、耐酸碱、耐盐性能，这些性能在石油开采引用中显得非常重要。威兰胶在石油工业中的主要用途是为了固体传送和固体悬浮提供有效的粘度。由于威兰胶具有高度的假塑性，因此在高速转动的钻头部位粘度很小，大大减少了动力和能耗，在相对静止的钻孔部位却保持高粘度、起到防止井壁坍塌的作用。威兰胶还是一种新型的驱油剂，用于油井的三次采油，提高采油率。

微生物多糖包括某些细菌、真菌和蓝藻类产生的多糖，许多微生物在生长代谢过程中，在不同的外部条件下都能产生一定量的各种多糖，微生物多糖因其安全无毒且具有独特的理化性质而受关注，且与植物胶体相比，微生物多糖的生产与瓜尔胶、田箐胶等植物胶体相比受地理环境、气候、自然灾害等因素影响较小，产量和质量都很稳定。微生物胞外多糖是某些微生物在各种碳源生长过程中产生的、存在于发酵培养基中的可溶性或不可溶性多糖、胞外多糖易与菌体分离，可通过深层发酵实现工业化生产。目前，已经进行工业化生产的微生物多糖有黄原胶、结冷胶、右旋葡聚糖、普鲁兰等。这些物质在食品、混凝土作增稠剂和稳定剂应用较多。

到目前为止，美国麦克公司已在中国申请了“快速水花威兰胶”技术（CN1067268A）；Encana Co 在加拿大申请了“威兰胶在新型采油系统中的应用”（CA2592717）；江南大学申请了“一种微生物多糖威兰胶的生产方法”（CN101275154B）；“一种从威兰胶发酵液中高效分离提取威兰胶的方法”（CN101942491A）；贾薇等进行了“一种新型微生物多糖流变学初探”研究；徐龙对“威兰胶水溶液的流变性”进行了研究；吉武科对“新型微生物胞外多糖-威兰胶的研究进展”进行综述。

综上所述，目前在国内外相关专利和文章中将威兰胶应用在压裂液制备方法中未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于利用微生物多糖自然增稠，自然降解以及优良的流变等特性提供一种含微生物多糖威兰胶的压裂液。该压裂液具有耐盐、耐高以及对地层伤害低等特点，能满足不同油气储层的压裂改造需要，为水力压裂提供了一种新压裂液体系。

本发明还提供了上述含威兰胶压裂液的制备方法。

本发明所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，由原胶液和交联剂组成，其特征在于原胶液中含有威兰胶，威兰胶在原胶液中所占的质量百分含量为0.1～0.7%。

优选地，所述的原胶液是由以下质量百分含量的成分组成：

威兰胶 0.1～0.7%，

杀菌剂 0.05～0.1%，

粘土稳定剂 0.1～0.4%，

破乳剂 0.2～0.4%，

助排剂 0.2～0.4%，

pH调节剂 0.05～0.1%，

其余为水。

更优选地，所述的交联剂为无机硼交联剂。

进一步优选地，所述的原胶液与无机硼交联剂的体积比为100:5～10。

或者更优选地，所述的交联剂为有机硼交联剂。

进一步优选地，所述的原胶液与有机硼交联剂的体积比为100:0.2～0.5。

本发明所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液的制备方法，包括以下步骤：

（1）在搅拌情况下，向水中依此加入杀菌剂0.05～0.1%，粘土稳定剂0.1～0.4%，破乳剂0.2～0.4%，助排剂0.2～0.4%和pH调节剂0.05～0.1%（如碳酸钠或氢氧化钠），搅拌5min后再加入0.1～0.7%威兰胶即可得到原胶溶；

（2）向原胶液中加入交联剂，原胶液和交联剂的体积比为100：0.2～10，搅拌1-5min即得所述的压裂液。

更优选地，所述的交联剂为无机硼交联剂，原胶液与无机硼交联剂的体积比为100:5～10。

或者更优选地，所述的交联剂为有机硼交联剂，原胶液与有机硼交联剂的体积比为100:0.2～0.5。

本发明的优点是：

1、本发明的含微生物多糖威兰胶的压裂液的制备方法，填补了国内外在微生物多糖威兰胶压裂液技术制备空白。

2、本发明使用了微生物多糖威兰胶后具有溶解性好，性能稳定，配液简单且质量高的特点。彻底解决瓜尔胶固体粉末易吸潮结块，现场配液溶胀时间长等缺陷。

3、本发明使用的微生物多糖威兰胶在水中溶解性好，因此现场配制压裂液时间显著缩短。

4、本发明使用的微生物多糖威兰胶与压裂液添加剂之间配伍性良好；

5、本发明所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液耐温能力强，可满足油藏温度在120℃范围。

附图说明

图1为实施例1制得的压裂液的粘温曲线图。

图2为实施例2和3制得的压裂液的抗剪性能图。

图3为实施例4和5制得的压裂液的抗剪性能图。

图4为两种压裂液抗剪性能比较图。

图5为两种压裂液粘温性能比较图。

具体实施方式

以下通过给出的具体实施例进一步清楚的说明本发明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

（1）在搅拌情况下，向97.9Kg水中依此加入杀菌剂0.1Kg，粘土稳定剂0.4Kg，破乳剂0.4Kg，助排剂0.4Kg和pH调节剂0.1Kg，搅拌5min后再加入0.7Kg威兰胶即可得到原胶溶；

（2）向22.5g 水中加入 50g硼酸、2g乳酸和20g甲醇，60℃下搅拌60min后得到A组分； B组分：向2.5g 水中加入5g 三乙醇胺得到B组分；将A和B混合均匀得到有机硼交联剂。

（3）向原胶液中加入有机硼交联剂，原胶液和有机硼交联剂的体积比为100：0.5，搅拌5min即得所述的压裂液。该压裂液的抗温性能见图1。

如图所示，该压裂液在170s^-1下，120℃时压裂液粘度大于50mPa.s。

实施例2

（1）在搅拌情况下，向99.1Kg水中依此加入杀菌剂0.05 Kg，粘土稳定剂0.1 Kg，破乳剂0.2 Kg，助排剂0.2 Kg和pH调节剂0.05 Kg，搅拌5min后再加入0.3 Kg威兰胶即可得到原胶溶；

（2）向22.5g 水中加入 50g硼酸、2g葡萄糖和20g甲醇，60℃下搅拌60min后得到A组分； B组分：向2.5g 水中加入5g 三乙醇胺得到B组分；将A和B混合均匀得到有机硼交联剂。

（3）向原胶液中加入有机硼交联剂，原胶液和有机硼交联剂的体积比为100：0.2，搅拌1min即得所述的压裂液。该压裂液的剪切性能见图2。

该压裂液在70℃，170s^-1下，连续剪切60min后压裂液粘度在120mPa.s。

实施例3

（1）在搅拌情况下，向98.7Kg水中依此加入杀菌剂0.07Kg，粘土稳定剂0.3Kg，破乳剂0.3Kg，助排剂0.3Kg和pH调节剂0.07 Kg，搅拌5min后再加入0.26Kg威兰胶即可得到原胶溶；

（2）向22.5g 水中加入 50g硼酸、2g乳酸和20g丁醇，60℃下搅拌60min后得到A组分； B组分：向2.5g 水中加入5g 三乙醇胺得到B组分；将A和B混合均匀得到有机硼交联剂。

（3）向原胶液中加入有机硼交联剂，原胶液和有机硼交联剂的体积比为100：0.3 - 0.5，搅拌3min即得所述的压裂液。该压裂液的剪切性能见图2。

上述压裂液，当交联比在100：0.3和100：0.5时，在70℃，170s^-1下，连续剪切60min后压裂液粘度分别为150mPa.s和200mPa.s。

实施例4

（1）在搅拌情况下，向98.2Kg水中依此加入杀菌剂0.1Kg，粘土稳定剂0.4Kg，破乳剂0.4Kg，助排剂0.4Kg和pH调节剂0.1Kg，搅拌5min后再加入0.4Kg威兰胶即可得到原胶溶；

（2）向原胶液中加入1.0%四硼酸钠水溶液，原胶液和1.0%四硼酸钠水溶液的体积比为100：5，搅拌5min即得所述的压裂液。该压裂液的剪切性能见图3。

该压裂液在70℃，170s^-1下，连续剪切60min后压裂液粘度在45mPa.s。

实施例5

（2）向原胶液中加入1.0%四硼酸钠水溶液，原胶液和1.0%四硼酸钠水溶液的体积比为100：10，搅拌5min即得所述的压裂液。该压裂液的剪切性能见图3。

由图3可知，该压裂液在70℃，170s^-1下，连续剪切60min后压裂液粘度在210mPa.s。

实施例6

在70℃，170s^-1的条件下，使用1%的无机交联剂分别对0.3%瓜尔胶压裂液和实施例3制得的威兰胶压裂液剪切测试，结果如图4所示。同时在30～90℃，170s^-1的条件下，分别对上述两种压裂液粘温性能测试，结果如图5所示。

由图4可知，当剪切温度为70℃时，实施例3所述的压裂液剪切后的粘度是经同一时间剪切后的瓜尔胶压裂液的5.5倍。

由图5可知，当剪切温度低于80℃时，本发明所述的压裂液剪切后的粘度远远大于瓜尔胶压裂液。可见本发明所述的压裂液完全可以满足压裂施工对粘度的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种含微生物多糖威兰胶的压裂液，由原胶液和交联剂组成，其特征在于原胶液中含有威兰胶，威兰胶在原胶液中所占的质量百分含量为0.1～0.7%。

2.如权利要求1所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，其特征在于所述的原胶液是由以下质量百分含量的成分组成：

威兰胶 0.1～0.7%，

杀菌剂 0.05～0.1%，

粘土稳定剂 0.1～0.4%，

破乳剂 0.2～0.4%，

助排剂 0.2～0.4%，

pH调节剂 0.05～0.1%，

其余为水。

3.如权利要求1或2所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，其特征在于所述的交联剂为无机硼交联剂。

4.如权利要求3所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，其特征在于所述的原胶液与无机硼交联剂的体积比为100:5～10。

5.如权利要求1或2所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，其特征在于所述的交联剂为有机硼交联剂。

6.如权利要求5所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液，其特征在于所述的原胶液与有机硼交联剂的体积比为100:0.2～0.5。

7.如权利要求2所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在搅拌情况下，向水中依此加入杀菌剂0.05～0.1%，粘土稳定剂0.1～0.4%，破乳剂0.2～0.4%，助排剂0.2～0.4%和pH调节剂0.05～0.1%，搅拌5min后再加入0.1～0.7%威兰胶即可得到原胶溶；

8.如权利要求7所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液的制备方法，其特征在于所述的交联剂为无机硼交联剂，原胶液与无机硼交联剂的体积比为100:5～10。

9.如权利要求7所述的含微生物多糖威兰胶的压裂液的制备方法，其特征在于所述的交联剂为有机硼交联剂，原胶液与有机硼交联剂的体积比为100:0.2～0.5。