CN104559995A

CN104559995A - 一种延迟交联压裂液组合物

Info

Publication number: CN104559995A
Application number: CN201310468140.7A
Authority: CN
Inventors: 祝纶宇; 伊卓; 方昭; 杜超; 赵方园; 刘希; 徐阳; 林蔚然; 张文龙
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开了一种延迟交联压裂液组合物，该延迟交联压裂液组合物含有聚丙烯酰胺类聚合物、延迟交联剂、压裂助剂和水，其中，所述延迟交联剂由多价金属盐、乙二醛、甘油和去离子水混配而成。采用本发明的延迟交联压裂液组合物能够实现延迟交联，能够形成稳定、均一、可挑挂的延迟交联液组合物，且延迟时间可控制在3-10分钟范围内，符合压裂现场施工要求。

Description

一种延迟交联压裂液组合物

技术领域

本发明涉及一种延迟交联压裂液组合物，具体地，涉及一种延迟交联聚丙烯酰胺聚合物压裂液组合物。

背景技术

延迟交联技术是油气井水力压裂施工中的一项重要技术，该技术使得在线混配的压裂液在井筒中流动时不交联，只用一定量的增稠剂就可使压裂液具有一定的粘度以携带支撑剂，因此压裂液中的聚合物剪切降解不严重；压裂液进入地层后，发生交联反应，压裂液粘度增加，有利于在地层中造缝。

目前，应用于油气井压裂的延迟交联水基压裂液，主要是以天然植物胶-有机硼交联剂组成的延迟交联压裂液体系。

聚丙烯酰胺类聚合物作为新型的压裂用合成增稠剂，具有价格低廉、增稠能力强、破胶性能好、残渣少等特点。然而，与天然植物胶相比，丙烯酰胺类聚合物不耐剪切，更需要延迟交联技术降低增稠剂在井筒运移过程中的剪切损耗。

但是，目前尚无有效的延迟交联剂与之组成延迟交联压裂液组合物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中针对聚丙烯酰胺类增稠剂没有有效延迟交联性能的缺陷，提供了一种延迟交联压裂液组合物，具体地，提供了一种延迟交联聚丙烯酰胺聚合物压裂液组合物。

本发明提供了一种延迟交联压裂液组合物，该延迟交联压裂液组合物含有聚丙烯酰胺类聚合物、延迟交联剂、压裂助剂和水，其中，所述延迟交联剂由多价金属盐、乙二醛、甘油和水混配而成。

本发明提供的延迟交联压裂液组合物中，其中，所述延迟交联剂由多价金属盐、乙二醛、甘油和水混配而成，延迟交联剂在溶于水后，缓慢释放出金属离子，在与聚丙烯酰胺类聚合物混配后，数分钟内形成均一的交联液，有效降低聚丙烯酰胺类聚合物的增稠性，从而降低了聚丙烯酰胺类聚合物在井筒运移过程中的剪切损耗。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明，相对于100重量份的水，所述聚丙烯酰胺类聚合物的含量可以为0.2-0.8重量份，优选为0.3-0.6重量份；所述延迟交联剂的含量可以为0.1-0.6重量份，优选为0.2-0.4重量份；所述压裂助剂的含量可以为0.2-8重量份，优选为0.5-3.8重量份。

在本发明中，组成所述延迟交联压裂液组合物中除了含有聚丙烯酰胺类聚合物、延迟交联剂、压裂助剂之外，还含有水，此处的水没有具体限定，可以为天然水和人工制水，例如，天然水可以为河流、湖泊、大气水、海水和地下水等，而人工制水可以是通过化学反应使氢氧原子结合得到水，例如，人工制水可以为蒸馏水、去离子水或重水。而在本发明中，所述延迟交联剂除了由多价金属盐、乙二醛和甘油之外，还需要有水混配而成，此处的水优选为去离子水。

根据本发明，所述聚丙烯酰胺类聚合物可以为中低分子量的聚丙烯酰胺类聚合物，即该聚丙烯酰胺类聚合物的数均分子量可以为200万-1000万；优选地，该聚丙烯酰胺类聚合物的数均分子量可以为300万-600万。

根据本发明，所述聚丙烯酰胺类聚合物可以为阴离子聚丙烯酰胺（HPAM）、丙烯酰胺(AM)/丙烯酸钠(AA(Na))共聚物、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AMPS(Na))共聚物和丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）共聚物中的一种或多种；更优选地，所述聚丙烯酰胺类聚合物可以为阴离子聚丙烯酰胺或丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物。

根据本发明，所述多价金属盐可以为三价及以上可溶于水的金属盐；优选地，所述多价金属盐可以为铝盐，例如可以为氯化铝、偏铝酸钠和硫酸铝钾中的一种或多种；所述多价金属盐可以为铬盐，例如可以为氯化铬；所述多价金属盐可以为锆盐，例如可以为氯化锆；所述多价金属盐可以为钛盐，例如可以为氯化钛。

根据本发明，在所述延迟交联剂中，多价金属盐、乙二醛、甘油和去离子水混配的方式及比例没有特别的限定，只要能够使乙二醛、甘油和多价金属盐与水形成均一相即可，优选情况下，组成所述延迟交联剂的多价金属盐、乙二醛、甘油和去离子水的重量比可以为1：1-4：1-4：0.5-2，优选为1：2-4：2-4：1-1.5，更优选为1：3：2.5：0.5。

根据本发明，所述压裂助剂可以选自杀菌剂、破胶剂、粘土稳定剂、pH调节剂和助排剂中的一种或多种。

根据本发明，相对于100重量份的水，所述杀菌剂的含量可以为0-0.7重量份，优选为0.05-0.7重量份，更优选为0.1-0.3重量份；所述破胶剂的含量可以为0-0.3，优选为0.01-0.3重量份，更优选为0.1-0.2重量份；所述粘土稳定剂的含量可以为0-4，优选为0.04-4重量份，更优选为0.1-2重量份；所述pH调节剂的含量可以为0-1重量份，优选为0.05-1重量份，更优选为0.1-0.3重量份；所述助排剂的含量可以为0-2重量份，优选为0.05-2重量份，更优选为0.1-1重量份；所述压裂助剂的总含量为0.2-8重量份，优选为0.5-3.8重量份。

根据本发明，其中，所述杀菌剂可以为油田水力压裂作业通常使用的杀菌剂，在本发明中没有具体限定，所述杀菌剂可以为甲醛、戊二醛和季铵盐中的一种或多种；所述破胶剂可以为油田水力压裂作业通常使用的破胶剂，在本发明中没有具体限定，所述破胶剂可以为过硫酸钾、过硫酸铵和胶囊破胶剂中的一种或多种，其中，所述胶囊破胶剂为本领域技术人员所熟知的物质，即胶囊破胶剂是通过以过硫酸钾或过硫酸铵为内核，外层包覆石蜡等有机化合物膜以实现延迟释放作用制备而成；所述粘土稳定剂可以为油田水力压裂作业通常使用的粘土稳定剂，在本发明中没有具体限定，所述粘土稳定剂可以为氯化钾、氯化铵和季铵盐型粘土稳定剂中的一种或多种，其中，所述季铵盐型粘土稳定剂可以为氯化胆碱（氯化2-羟乙基三甲铵）、三甲基氯化铵、聚季铵盐（如DIONIC900）中的一种或多种；所述pH调节剂可以为油田水力压裂作业通常使用的pH调节剂，在本发明中没有具体限定，所述pH调节剂可以为柠檬酸和/或盐酸；所述助排剂可以为油田水力压裂作业通常使用的助排剂，在本发明中没有具体限定，所述助排剂可以为脂肪醇聚醚复配物和/或脂肪醇聚醚阳离子复配物，其中，所述脂肪醇聚醚复配物可以为NE-940或FlowGas-M，所述脂肪醇聚醚阳离子复配物可以为NE-201。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

根据本发明，以下实施例和对比例中，脂肪醇聚醚复配物（NE-940）购自贝克化学公司；脂肪醇聚醚复配物（FlowGas-M）购自北京普利森科技有限公司；脂肪醇聚醚阳离子复配物（NE-201）购自威德福油田服务有限公司公司；聚季铵盐型粘土稳定剂（DIONIC900）购自威德福油田服务有限公司公司；丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物（AM/AA(Na)）购自爱森中国絮凝剂有限公司，平均分子量为400万；丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物（AM/AMPS(Na)）购自烟台润星环保科技发展有限公司公司，平均分子量为600万；丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）共聚物（其中，丙烯酰胺与N,N-二甲基丙烯酰胺的摩尔比为3:1），平均分子量450万。

实施例1

将4克聚丙烯酰胺压裂专用料丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物（AM/AA(Na)（分子量为400万）溶解于1000ml水中，放置2小时，形成基液；室温下，加入20克氯化钾、1克戊二醛、0.5克柠檬酸、1克NE-940、0.5克过硫酸铵搅拌溶解后，取200ml基液于牌号为Warring的混调器中，启动搅拌，加入1.2克延迟交联剂（其中，金属盐氯化铝、乙二醛，甘油和去离子水的重量比为1：2：2：0.5），记录漩涡闭合时间为192秒，成胶均匀，漩涡闭合4分钟后可挑挂。

实施例2

将4克聚丙烯酰胺压裂专用料丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物（平均分子量为600万）溶解于1000ml水中，放置2小时，形成基液；室温下，加入1克DIONIC900、0.5克柠檬酸、1克FlowGas-M、0.5克过硫酸铵搅拌溶解后，取200ml基液于牌号为Warring混调器中，启动搅拌，加入0.8克延迟交联剂（其中，金属盐氯化铬、乙二醛、甘油和去离子水的重量比为1：2：2：1），记录漩涡闭合时间为267秒，成胶均匀，漩涡闭合5分钟后可挑挂。

实施例3

将4克聚丙烯酰胺压裂专用料丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物溶解于1000ml水中，放置2小时，形成基液；室温下，加入1克三甲基氯化铵、1克戊二醛、3克柠檬酸、1克NE-201、0.5克过硫酸铵搅拌溶解后，取200ml基液于牌号为Warring混调器中，启动搅拌，加入0.2克延迟交联剂（其中，金属盐氯化钛、乙二醛、甘油和去离子水的重量比为1：3：2.5：0.5），记录漩涡闭合时间为573秒，成胶均匀，漩涡闭合7分钟后可挑挂。

对比例1

与实施例1制备延迟交联压裂液组合物的方法相同，所不同之处在于该制备方法中没有添加延迟交联剂，而是添加0.4克10%的偏铝酸钠水溶液，记录漩涡闭合时间为5秒，迅速闭合，且成胶不均匀。

对比例2

与实施例1制备延迟交联压裂液组合物的方法相同，所不同之处在于该制备方法中添加2克延迟交联剂，记录漩涡闭合时间为27秒，延迟时间过短，未达到使用要求，且成本过高。

对比例3

与实施例1制备延迟交联压裂液组合物的方法相同，所不同之处在于该制备方法中添加的延迟交联剂中，金属盐氯化铝、乙二醛，甘油和去离子水的重量比为1：4.5：0.5：1，记录漩涡闭合时间为5秒，成胶不均匀，没有延迟效果。

通过以上实施例1-3以及对比例1-3的结果可以看出：采用本发明的延迟交联压裂液组合物能够实现延迟交联，能够形成稳定、均一、可挑挂的延迟交联液组合物，且延迟时间可控制在3-10分钟范围内，符合压裂现场施工要求。

Claims

1.一种延迟交联压裂液组合物，该延迟交联压裂液组合物含有聚丙烯酰胺类聚合物、延迟交联剂、压裂助剂和水，其特征在于，所述延迟交联剂由多价金属盐、乙二醛、甘油和水混配而成。

2.根据权利要求1所述的延迟交联压裂液组合物，其中，相对于100重量份的水，所述聚丙烯酰胺类聚合物的含量为0.2-0.8重量份，优选为0.3-0.6重量份；所述延迟交联剂的含量为0.1-0.6重量份，优选为0.2-0.4重量份；所述压裂助剂的含量为0.2-8重量份，优选为0.5-3.8重量份。

3.根据权利要求1或2所述的延迟交联压裂液组合物，其中，所述聚丙烯酰胺类聚合物的数均分子量为200万-1000万。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的延迟交联压裂液组合物，其中，所述聚丙烯酰胺类聚合物为阴离子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺/丙烯酸钠共聚物、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物和丙烯酰胺/N,N-二甲基丙烯酰胺共聚物中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的延迟交联压裂液组合物，其中，所述多价金属盐为三价及以上可溶于水的金属盐。

6.根据权利要求1、2和4中任意一项所述的延迟交联压裂液组合物，其中，所述多价金属盐为氯化铝、偏铝酸钠、硫酸铝钾、氯化铬、氯化锆和氯化钛中的一种或多种。

7.根据权利要求1和5所述的延迟交联压裂液组合物，其中，在将多价金属盐、乙二醛、甘油和水混配以制备所述延迟交联剂的过程中，多价金属盐、乙二醛、甘油和水的用量之比为1：1-4：1-4：0.5-2，优选为1：2-4：2-4：1-1.5。

8.根据权利要求1所述的延迟交联压裂液组合物，其中，所述压裂助剂选自杀菌剂、破胶剂、粘土稳定剂、pH调节剂和助排剂中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的延迟交联压裂液组合物，其中，相对于100重量份的水，所述杀菌剂的含量为0-0.7重量份，优选为0.05-0.3重量份；所述破胶剂的含量为0-0.3重量份，优选为0.01-0.2重量份；所述粘土稳定剂的含量为0-4重量份，优选为0.04-2重量份；所述pH调节剂的含量为0-1重量份，优选为0.05-0.3重量份；所述助排剂的含量为0-2重量份，优选为0.05-1重量份；所述压裂助剂的总含量为0.2-8重量份，优选为0.5-3.8重量份。

10.根据权利要求9所述的延迟交联压裂液组合物，其中，所述杀菌剂为甲醛、戊二醛和季铵盐中的一种或多种；所述破胶剂为过硫酸钾、过硫酸铵和胶囊破胶剂中的一种或多种；所述粘土稳定剂为氯化钾、氯化铵和季铵盐型粘土稳定剂中的一种或多种；所述pH调节剂为柠檬酸和/或盐酸；所述助排剂脂肪醇聚醚复配物和/或脂肪醇聚醚与阳离子表活剂复配物。