CN105199705A - 一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂 - Google Patents

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何俊
朱明山
李博
籍淑贤
邓明宇
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Abstract

本发明公开了一种适用于返排液用压裂液增稠剂，所述压裂液增稠剂指经过表面处理的瓜尔胶衍生物，所述压裂增稠剂使用采气或采油压裂液返排液作为压裂液配液用水，所述压裂液返排液压裂返排后调节pH值在3.0-9.0之间的返排液，压裂液中钙、镁离子含量(以元素含量进行计算)分别在10000ppm以下，硼、锆等高价交联离子含量在1000ppm以下。该增稠剂具有快速增粘性、耐高矿化度、不受返排液中高价交联离子硼、锆的影响，减少了对返排液水处理要求，具有性能优异、整体成本的优势。

Description

一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂
技术领域
本发明涉及一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，其主要应用于配置压裂液。
背景技术
水力压裂是油气藏油气增产的主要技术手段，其工艺一般是通过高压泵将携带支撑剂的压裂液注入地层，使地层裂缝增大或者产生新的裂缝，同时在裂缝中填入携带的支撑剂，从而提高地层油气的渗透率，增加油气的采出。压裂结束后，注入地层的压裂液通过破胶等方法降低粘度之后有30％左右返排至地面，这类液体通常称之为返排液。返排液由于含有石油烃、钙镁矿化离子、交联剂以及其它添加剂等化学物质，如果不经处理直接排放，会对环境造成严重危害，如果经过深度处理进行循环利用，水处理成本很高。
专利CN104610954公布了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，配制过程增稠剂羟丙基瓜尔胶加入水后形成胶液需要静置4小时，才能进行下一步的操作，此方法实现了压裂返排液的重复利用，但胶粉的粘度释放不充分，释放时间长，在施工中需要大量的配液罐，不适合现场连续现配先用的要求
专利CN104087282A公布一种在碱性条件下快速增粘的压裂增稠剂，介绍了一种压裂增稠剂与pH>9碱性返排液处理水配制压裂液，配制过程增稠剂可以快速增粘，3分钟粘度释放率达到90％以上，满足现场连续快速混配的要求。但是在其说明书中说明返排液处理水中要求PH＞9.0，同时水中不应含有与增稠剂瓜尔胶起交联作用的交联杂质，如硼、锆等可交联离子。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种具有快速增粘性、耐高矿化度、不受返排液中高价交联离子硼、锆的影响，减少了对返排液谁处理要求，具有性能优异、整体成本的优势的适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，所述压裂液增稠剂指经过表面处理的瓜尔胶衍生物，所述压裂增稠剂使用采气或采油压裂液返排液作为压裂液配液用水，所述压裂液返排液压裂返排后调节pH值在3.0-9.0之间的返排液，压裂液中钙、镁离子含量(以元素含量进行计算)分别在在10000ppm以下，硼、锆等高价交联离子含量在1000ppm以下。
作为本发明的进一步改进，所述瓜尔胶衍生物包括羟丙基瓜尔胶、阳离子瓜尔胶以及羟丙基阳离子瓜尔胶。
作为本发明的进一步改进，所述羟丙基瓜尔胶，羟丙基取代度(MS)在0.2到1.0之间，最佳取代度在0.3到0.9之间。
作为本发明的进一步改进，所述阳离子瓜尔胶取代度(MS)在0.1到0.6之间，最佳取代度在0.2到0.4之间。
作为本发明的进一步改进，所述羟丙基阳离子瓜尔胶，羟丙基取代度(MS)在0.1到1.0之间，最佳取代度在0.2到0.7之间；阳离子取代度(MS)在0.05到0.4之间，最佳取代度在0.1到0.3之间。
该增稠剂具有快速增粘性、耐高矿化度、不受返排液中高价交联离子硼、锆的影响，减少了对返排液谁处理要求，具有性能优异、整体成本的优势。在钙镁离子含量在2000ppm、硼、锆含量在500ppm以下含量的一般压裂液返排液中，增稠剂3分钟粘度释放率达到90％以上，5分钟粘度释放率达到95％以上，实现使用返排液处理水进行现场连续快速混配压裂施工的目的，通过本发明主要解决解决目前返排液处理水矿化度高、交联剂残留较多情况下压裂增稠剂增粘速度慢的问题，实现返排液的循环利用，减少了水处理成本，降低了整体压裂施工成本。
本发明的有益效果是：本发明的压裂增稠剂使用有以下几方面的优点：
1)在PH3.0-9.0的压裂液返排液中，能快速溶解，增稠剂3分钟粘度释放率达到90％以上，5分钟粘度释放率达到95％以上；
2)对压裂液返排液中的钙镁离子含量范围宽，在10000ppm以下浓度的钙镁离子含量的返排液中，均可实现快速溶解。
3)对压裂液返排液中的硼、锆等高价交联金属离子含量范围宽，在1000ppm以下的浓度下均可实现快速溶解。
4)使用该压裂液增稠剂，交联时间可控，避免了传统的HPG一级/二级粉在返排液压裂体系中快速交联，交联时间不可控的缺陷。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
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，并测试氧气含量在0.1％以下，加入30％的碱水溶液5Kg，升温至65℃，搅拌30min，滴加环氧丙烷2Kg，滴加完毕继续反应30min，冷水降温搅拌30min，加入含5％醋酸的乙醇溶液45Kg中和搅拌洗涤30min，离心、干燥、粉碎、过筛得样品(样品1#)。
实施例2：
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0.1％以下，加入20％的碱水溶液8Kg，升温至60℃，搅拌30min，滴加69％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵6.5Kg，滴加完毕继续反应30min，冷水降温搅拌30min，加入含2.6％质量浓度醋酸的85％的异丙醇溶液40Kg进行中和搅拌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粉10Kg，关闭反应釜，氮气置换，并测试氧气含量在0.1％以下，加入25％的碱水溶液5Kg，升温至65℃，搅拌30min，滴加环氧丙烷1.5Kg，再继续滴加滴加69％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵3.5Kg，滴加完毕继续反应30min，冷水降温搅拌30min，加入含2.5％醋酸的乙醇溶液50Kg中和搅拌洗涤30min，离心、干燥、粉碎、过筛得样品(样品3#)。
增粘测定实验
1、量取25±1℃纯净水，、PH＝5.0-6.0(盐酸预先调节)返排液水400ml(水中钙离子含量在4000-5000ppm，硼离子含量300ppm)加入1000ml吴茵混调器的搅拌杯；
2、调整搅拌速度为1500rpm，在5秒钟内加入压裂增稠剂样品1.92；
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μ1,5min粘度μ2和60min粘度μ3；
6.3min的增粘释放率＝μ1/μ3*100％。
7.5min的增粘释放率＝μ2/μ3*100％。
增粘实验的测定结果如下表：
表1
样品 3min粘度释放率(％) 3min粘度释放率(％)
1# 91.6 97.2
2# 91.1 97.0
3# 93.3 98.3
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)

1.一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，其特征在于：所述压裂液增稠剂指经过表面处理的瓜尔胶衍生物，所述压裂增稠剂使用采气或采油压裂液返排液作为压裂液配液用水，所述压裂液返排液压裂返排后调节pH值在3.0-9.0之间的返排液，压裂液中钙、镁离子含量(以元素含量进行计算)分别在在10000ppm以下，硼、锆等高价交联离子含量在1000ppm以下。
2.根据权利要求1所述的一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，其特征在于：所述瓜尔胶衍生物包括羟丙基瓜尔胶、阳离子瓜尔胶以及羟丙基阳离子瓜尔胶。
3.根据权利要求2所述的一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，其特征在于：所述羟丙基瓜尔胶，羟丙基取代度(MS)在0.2到1.0之间，最佳取代度在0.3到0.9之间。
4.根据权利要求2所述的一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，其特征在于：所述阳离子瓜尔胶取代度(MS)在0.1到0.6之间，最佳取代度在0.2到0.4之间。
5.根据权利要求2所述的一种适用返排液处理水配制的快速增粘压裂增稠剂，其特征在于：所述羟丙基阳离子瓜尔胶，羟丙基取代度(MS)在0.1到1.0之间，最佳取代度在0.2到0.7之间；阳离子取代度(MS)在0.05到0.4之间，最佳取代度在0.1到0.3之间。
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