CN105838346A - 利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法 - Google Patents

利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，该方法通过以下步骤实现：步骤一：基液的制备，其重量份配比为：压裂返排液81.2～99.85份、pH调节剂0～10.0份、植物胶粉0.15～0.8份、原油破乳剂0～1.0份、助排剂0～2.0份、起泡剂0～2.0份、杀菌剂0～1.0份、粘土稳定剂0～2.0份；步骤二：植物胶交联压裂液的制备，其重量份配比为：所述步骤一制得的基液69.8～99.949份、交联剂0.05～30.0份、破胶剂0.001～0.2份；将所述交联剂、破胶剂与基液混合均匀而形成植物胶交联压裂液。

Description

利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法
技术领域
本发明属于植物胶交联压裂液技术领域，具体涉及一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法。
背景技术
油气田增产所用的压裂液在压裂施工完成后必须破胶返排至地面，如果不对返排液进行无害化处理，易对环境造成污染。
在现在技术中，压裂液的破胶90%以上采用氧化破胶，即利用过硫酸盐、双氧水等氧化剂对压裂液中的高分子实行氧化降解,以利于压裂液彻底破胶返排。
在现在技术中，对氧化破胶后的压裂返排液的无害化处理分如下几类：
１、一级处理：只除去废水中的悬浮物，仅是进行固液分离和油气水分离，并不改变水中的任何化学成份。这种处理方式对设备的要求低、处理量大，处理后返排液中的化学成份不发生变化，适用于重新配制压裂液，综合成本费用低。
２、深度处理：先进行固液分离和油气水分离，除去返排液中的石油、天然气及固体悬浮物，然后再进行深度处理，采用生物降解、离子沉淀、絮凝、精细过滤甚至更进一步的手段以降低废水中的胶体、有机物、无机污染物、病原体等，使废水符合排放标准。这种处理方式对设备的要求高、处理量小，处理后的水改变了返排液中的化学成份，使用范围广。也可以使用这种处理后的水配制压裂液，但成本费用远远高于一级处理。
因此，将通过一级处理后的压裂返排液重新用于配制压裂液，是一种相对节约成本且环保的方式。
利用氧化破胶后的压裂返排液配制植物胶交联压裂液主要受以下几方面的影响：
1.交联剂：
来源于压裂液中的交联剂。如果处理不当，在利用返排液重配压裂液时，一方面会抑制植物胶的溶胀，造成植物胶增粘不彻底、甚至完全不增粘而沉淀失效；另一方面，会导致已经增粘的瓜尔胶发生局部交联反应而影响压裂液的性能。
2.二价和三价阳离子：
返排液中的二价和三价阳离子主要来源于地层水，以及经压裂液进入地层所溶解的无机盐。
二价和三价阳离子的存在会对压裂液性能造成以下方面的影响：
(1)二价和三价阳离子会抑制植物胶类高分子的溶胀与增粘：这是因为植物胶高分子如瓜尔胶、香豆胶、田菁胶及它们的衍生物均可通过分子链上的羟基或羧基与二价和三价阳离子产生螯合并聚集、沉淀。
(2)压裂液配制过程中，二价和三价阳离子会与压裂液中所需的碱性物质产生沉淀，从而破坏压裂液的性能。
(3)压裂液在进入地层后，随着温度的升高，二价和三价阳离子也会产生沉淀，从而破坏压裂液的酸碱平衡，降低压裂液的耐温耐剪切能力。
在现有技术中，主要采用阻垢剂（也称掩蔽剂、离子屏蔽剂、屏蔽剂）解决二价和三价阳离子的影响，采用碱性物质提高压裂液的耐温性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：基液的制备，其重量份配比为：压裂返排液81.2～99.85份、pH调节剂0～10.0份、植物胶粉0.15～0.8份、原油破乳剂0～1.0份、助排剂0～2.0份、起泡剂0～2.0份、杀菌剂0～1.0份、粘土稳定剂0～2.0份；
步骤二：植物胶交联压裂液的制备，其重量份配比为：所述步骤一制得的基液69.8～99.949份、交联剂0.05～30.0份、破胶剂0.001～0.2份；将所述交联剂、破胶剂与基液混合均匀而形成植物胶交联压裂液。
上述方案中，所述步骤一中，首先通过pH调节剂调整压裂返排液的pH值至7.5以下，然后按照所述重量份配比，将植物胶粉均匀加入压裂返排液中，加完后再分别加入原油破乳剂、助排剂、起泡剂、杀菌剂、粘土稳定剂所需的一种或多种添加剂，混合均匀即为基液。
上述方案中，所述压裂返排液为利用过氧化物、氧化物等氧化剂破胶后的压裂返排液。
上述方案中，所述pH调节剂为有机酸，具体为柠檬酸、甲酸、乙酸、磺酸。
上述方案中，所述植物胶粉为瓜尔胶、田菁胶、香豆胶、魔芋胶及它们的衍生物。
上述方案中，所述交联剂为硼酸脂聚合物，它是由硼酸与含有2个以上羟基的羟基酸反应脱水后的产物，其分子结构式为：
其中，R是含有羧基的碳氢化合物。
上述方案中，所述破胶剂为有机或无机的氧化物，具体为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、高锰酸钾、过氧化苯甲酰的一种或多种的混合物及胶囊包覆物。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明利用氧化剂破胶后的压裂返排液替代传统的清洁地表水所配制的水力压裂用植物胶交联压裂液具有良好的耐温耐剪切能力、悬砂能力强、进入地层后不沉淀等优点，可有效实现压裂返排液的不落地处理，节约清水，减少环境污染；利用本发明制得的压裂液，经施工后返排至地面，仍可采用本发明继续用于配制植物胶交联压裂液。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，如图1所示，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：基液的制备，其重量份配比为：压裂返排液81.2～99.85份、pH调节剂0～10.0份、植物胶粉0.15～0.8份、原油破乳剂0～1.0份、助排剂0～2.0份、起泡剂0～2.0份、杀菌剂0～1.0份、粘土稳定剂0～2.0份；
具体地，首先通过pH调节剂调整压裂返排液的pH值至7.5以下（最佳为6～7），然后按照所述重量份配比，将植物胶粉均匀加入压裂返排液中，加完后再分别加入原油破乳剂、助排剂、起泡剂、杀菌剂、粘土稳定剂所需的一种或多种添加剂，混合均匀即为基液。
所述压裂返排液为利用过氧化物、氧化物等氧化剂破胶后的压裂返排液。
所述pH调节剂为有机酸，具体为柠檬酸、甲酸、乙酸、磺酸。
所述植物胶粉为瓜尔胶、田菁胶、香豆胶、魔芋胶及它们的衍生物。
所述原油破乳剂、助排剂、起泡剂、杀菌剂、粘土稳定剂是油气田常用料，没有特殊的要求。
步骤二：植物胶交联压裂液的制备，其重量份配比为：所述步骤一制得的基液69.8～99.949份、交联剂0.05～30.0份、破胶剂0.001～0.2份；将所述交联剂、破胶剂与基液混合均匀而形成植物胶交联压裂液。
具体地，所述交联剂为硼酸脂聚合物，它是由硼酸与含有2个以上羟基的羟基酸反应脱水后的产物，其分子结构式为：
其中，R是含有羧基的碳氢化合物。
该硼酸脂聚合物中的脂键在不同的温度下会逐步水解。
低温时，硼酸脂主要依靠长分子链两端的硼水解与瓜尔胶产生交联，而中间段的硼因为受到排斥作用而较少参与交联反应。
随着温度的逐步升高，分子链中间的脂键会产生断裂，温度越高、断裂加剧，不但会有硼加入参与交联反应，从而抵消温度升高而导致的原有交联的减弱，以提高交联体系的耐温性能。
温度升高、脂键断裂，分解后产生的硼酸与多羟基羧酸盐会形成缓冲体系，以长时间维持体系较为稳定的pH环境，保障体系的耐温性能。
另外，分解所产生的多羟基羧酸盐通过其中的羧基与钙、镁及其它多价离子形成强有力的络合物，阻止钙镁在交联环境及高温下产生沉淀反应，防止钙镁对地层产生二次伤害。
所述破胶剂为有机或无机的氧化物，具体为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、高锰酸钾、过氧化苯甲酰的一种或多种的混合物及胶囊包覆物。
实施例１：
在现场总容量为100m3容器中加入98.72m3压裂返排液，经检测，返排液的pH值为9。启动真空射流泵循环，加入50Kg柠檬酸，循环至返排液的pH值为6，再慢慢通过射流泵吸入口加入300Kg羟丙基瓜尔胶粉，然后分别加入30Kg原油破乳剂、300Kg助排剂、100Kg杀菌剂、500Kg粘土稳定剂，继续循环至液体混合充分，形成羟丙基瓜尔胶粉浓度为0.3%的压裂液基液L1。
压裂施工时，在泵注溶液L1的同时，将500Kg交联剂与基液L1以“基液L1：交联剂=100Kg：0.5Kg”的比例进行混合而形成交联压裂液，该压裂液可用于井温100℃以内油层进行压裂施工。
实施例２：
在现场总容量为100m3容器中加入98.90m3压裂返排液，经检测，返排液的pH值为6.5。启动真空射流泵循环，慢慢通过射流泵吸入口加入450Kg羟丙基瓜尔胶粉，然后分别加入50Kg原油破乳剂、500Kg助排剂、100Kg杀菌剂，继续循环至液体混合充分，形成羟丙基瓜尔胶粉浓度为0.45%的压裂液基液L2。
压裂施工时，在泵注溶液L2的同时，将600Kg交联剂与基液L2以“基液L2：交联剂=100Kg：0.6Kg”的比例进行混合而形成交联压裂液，该压裂液可用于井温140℃以内油层进行压裂施工。
实施例3：
在现场总容量为100m3容器中加入98.53m3压裂返排液，经检测，返排液的pH值为10。启动真空射流泵循环，加入70Kg柠檬酸，循环至返排液的pH值为6.5，再慢慢通过射流泵吸入口加入500Kg瓜尔胶粉，然后分别加入300Kg助排剂、100Kg杀菌剂、500Kg粘土稳定剂，继续循环至液体混合充分，形成瓜尔胶粉浓度为0.4%的压裂液基液L3。
压裂施工时，在泵注溶液L3的同时，将500Kg交联剂与基液L3以“基液L3：交联剂=100Kg：0.5Kg”的比例进行混合而形成交联压裂液，该压裂液可用于井温150℃以内天然气层进行压裂施工。
实施例4：
在现场总容量为100m3容器中加入98.90m3压裂返排液，经检测，返排液的pH值为7。启动真空射流泵循环，慢慢通过射流泵吸入口加入300Kg香豆胶粉，然后分别加入50Kg原油破乳剂、500Kg助排剂、100Kg杀菌剂、500Kg粘土稳定剂，继续循环至液体混合充分，形成香豆胶粉浓度为0.3%的压裂液基液L4。
压裂施工时，在泵注溶液L4的同时，将300Kg交联剂与基液L4以“基液L4：交联剂=100Kg：0.4Kg”的比例进行混合而形成交联压裂液，该压裂液可用于井温140℃以内油层进行压裂施工。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：
步骤一：基液的制备，其重量份配比为：压裂返排液81.2～99.85份、pH调节剂0～10.0份、植物胶粉0.15～0.8份、原油破乳剂0～1.0份、助排剂0～2.0份、起泡剂0～2.0份、杀菌剂0～1.0份、粘土稳定剂0～2.0份；
步骤二：植物胶交联压裂液的制备，其重量份配比为：所述步骤一制得的基液69.8～99.949份、交联剂0.05～30.0份、破胶剂0.001～0.2份；将所述交联剂、破胶剂与基液混合均匀而形成植物胶交联压裂液。
2.根据权利要求1所述的利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，首先通过pH调节剂调整压裂返排液的pH值至7.5以下，然后按照所述重量份配比，将植物胶粉均匀加入压裂返排液中，加完后再分别加入原油破乳剂、助排剂、起泡剂、杀菌剂、粘土稳定剂所需的一种或多种添加剂，混合均匀即为基液。
3.根据权利要求1或2所述的利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，其特征在于：所述压裂返排液为利用过氧化物、氧化物等氧化剂破胶后的压裂返排液。
4.根据权利要求3所述的利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的制备方法，其特征在于：所述pH调节剂为有机酸，具体为柠檬酸、甲酸、乙酸、磺酸。
5.根据权利要求4所述的利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的方法，其特征在于：所述植物胶粉为瓜尔胶、田菁胶、香豆胶、魔芋胶及它们的衍生物。
6.根据权利要求1所述的利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的方法，其特征在于：所述交联剂为硼酸脂聚合物，它是由硼酸与含有2个以上羟基的羟基酸反应脱水后的产物，其分子结构式为：
其中，R是含有羧基的碳氢化合物。
7.根据权利要求1或6所述的利用压裂破胶返排液配制植物胶交联压裂液的方法，其特征在于：所述破胶剂为有机或无机的氧化物，具体为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、高锰酸钾、过氧化苯甲酰的一种或多种的混合物及胶囊包覆物。
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