CN105967306A - 一种水溶性聚合物溶液降解剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂，由以下质量百分数的物质组成：亚铁化合物1‑5％，抗坏血酸1‑10％，其余为水。本发明提供的这种水溶性聚合物溶液降解剂，利用抗坏血酸与亚铁离子进行配位制备了长期稳定的亚铁溶液，因而具有良好的稳定性，加入到水溶性高分子溶液能够活化分子氧形成自由基，对高分子进行降解，可用于油田压裂液破胶剂、含聚合物油田采出液水处理剂。降解后溶液的表观粘度小于等于5.0mPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。

Description

一种水溶性聚合物溶液降解剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种水溶性聚合物溶液降解剂及其制备方法和应用。
背景技术
水力压裂作为油气增产技术措施己越来越显示出重要性。随着页岩气、致密气等致密储层的开发，大规模体积压裂模式日益受到重视。
压裂液的破胶不彻底造成破胶液粘度增加，导致返排率的大幅下降，滞留在地层的破胶液会对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞，造成地层损害。因此需要尽量提高压裂液的破胶能力，提高返排率增大油气导流能力。
基于植物胶压裂液的主流破胶剂为过硫酸铵，在低于50℃时候需要加入低温引发剂(亚硫酸钠)才能破胶，聚丙烯酰胺压裂液由于其稠化剂分子主链为碳-碳键，其破胶相对植物胶困难，且破胶剂的加入量不能定量控制，实验室结果表明过硫酸铵的加入量存在最佳的使用范围(0.05％wt-0.10wt％)，过低时候破胶不彻底表观粘度大，过高时候，破胶后的分子碎片分子量大，残渣大。
低渗透油田产建井大多采用丛式井组或者水平井进行开发。对于丛式井组来说，各单井的压裂改造需要大量的作业用水，作业完成后又会产生大量的井场废水。无论是页岩气、致密砂岩油藏均采用工厂化作业模式，水平井分段压裂过程中的用水量以及所产生的井场废水量更是普通直井的几十倍。大量的井场废水导致井场难以存放，一旦泄露将会产生很大的环境污染。因此，针对井场作业用水量大和废水产生量大的这一矛盾，若能将前一口井或前一层产生的废水加以处理后用于接下来的施工作业，对于减少废水总量和降低作业成本都具有重要意义。撬装式水处理设 备越来越多的应用于压裂返排液的现场处理，破胶不彻底的压裂返排液粘度较大，增加了水处理过程中过滤环节的负荷，需要采用多级过滤以及更大的压差、更频繁的更换滤芯来获得期待的工作效率。
随着二次采油的进行，很多含有聚合物的采出液破乳分离后的采出水水处理越来越困难，其中最关键的是聚合物的存在增加了处理难度，为了达到注水标准，水处理成本大大增加。
发明内容
本发明的目的是结合油田实际需要，制备一种长期稳定的降解剂，对水溶性聚合物溶液进行精确定量、高效降解。
为此，本发明提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂，由以下质量百分数的物质组成：亚铁化合物1-5％，抗坏血酸1-10％，其余为水。
所述亚铁化合物为七水合硫酸亚铁。
本发明提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，(1)分别配制相同质量的2-10％wt亚铁化合物水溶液和2-20％wt抗坏血酸溶液；(2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
本发明还提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，用于油田压裂液破胶剂和含聚合物油田采出液水处理剂。
所述压裂液为胍尔胶压裂液、香豆胶压裂液、魔芋胶压裂液、黄原胶压裂液、纤维素压裂液或聚丙烯酰胺压裂液。
所述降解剂加量为压裂液或含聚合物油田采出液的0.01％wt-0.5％wt。
所述含聚合物油田采出液为压裂返排液或聚合物驱油采出液。
降解剂后压裂液或含聚合物油田采出液的表观粘度小于等于5.0mPa·s。
本发明的有益效果是：本发明提供的这种水溶性聚合物溶液降解剂，利用抗坏血酸与亚铁离子进行配位制备了长期稳定的亚铁溶液，因而具有良好的稳定性，加入到水溶性高分子溶液能够活化分子氧形成自由基，对高分子进行降解，可用于油田压裂液破胶剂、含聚合物油田采出液水处理剂，降解后溶液的表观粘度小于等于5.0mPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。
下面将做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂，由以下质量百分数的物质组成：亚铁化合物1-5％，抗坏血酸1-10％，其余为水。
本发明原理：
抗坏血酸的分子结构如下：
抗坏血酸分子与金属离子进行配位过程中，分子结构中2、3号位原子对金属离子的顺磁性贡献最大(依次为0.52，1.6，1.6，0.42，0.21，0.09)，因此在抗坏血酸溶液与亚铁离子溶液混合后发生如下的反应：
降解剂机理为：
抗坏血酸本身是一种绿色环保、价格低廉、环境友好型抗氧化剂，抗坏血酸能够与Fe3+进行配位反应，生成可溶性三价铁，有利于还原Fe3+生成Fe2+，促进体系中Fe2+/Fe3+的循环。通过加入环境中大量存在的抗坏血酸来促进Fe2+的循环，加强·OH的产生，最终达到降解聚合物的目的。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，步骤如下：
(1)分别配制1000g的5％wt亚铁化合物水溶液和1000g的12％wt抗坏血酸溶液；
(2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
实施例3：
本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，步骤如下：
(1)分别配制1000g的10％wt亚铁化合物水溶液和1000g的20％wt抗坏血酸溶液；
(2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
实施例4：
本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，步骤如下：
(1)分别配制1000g的2％wt亚铁化合物水溶液和1000g的2％wt抗坏血酸溶液；
(2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
对本实施例配制的水溶性聚合物溶液降解剂进行压裂液破胶实验，实验中所用压裂液配方见表1。
表1压裂液配方
在序号1-7压裂液中加入不同量降解剂后表观黏度随时间的变化结果见表2，其中，降解剂加量为压裂液或含聚合物油田采出液的0.01％wt-0.5％wt。
表2加入不同量降解剂后表观黏度随时间的变化
实施例5：
将实施例2制备的降解剂用于压裂液返排液降解实验，随着压裂施工的用计量泵进行精确控制，破胶液表观粘度小于等于5.0mPa.s。
常规过硫酸铵作为破胶剂，现场取样进行实验，实验中所用压裂液配方见表3。
表3压裂液配方
加入0.2％的降解剂后观察返排液粘度变化见表4。
表4返排液表观粘度随时间变化
通过加入降解剂对压裂返排液进行降解后进行水处理，一级过滤滤芯更换频率由原来的5.5次/500方变成2次/500方，减少40％以上，大大提高压裂返排液处理效果和效率。
本发明利用抗坏血酸与亚铁离子进行配位制备了长期稳定的亚铁溶液；利用介质(压裂液、压裂返排液、含聚合物油田采出液)中的氧在亚铁离子的作用下与抗坏血酸进行反应形成自由基对聚合物进行降解；可用于油田压裂液破胶剂、含聚合物油田采出液水处理剂。降解后溶液的表观粘度小于等于5.0mPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。
以上各实施例中没有详细叙述的测试方法属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水溶性聚合物溶液降解剂，其特征在于，由以下质量百分数的物质组成：亚铁化合物1-5％，抗坏血酸1-10％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂，其特征在于：所述亚铁化合物为七水合硫酸亚铁。
3.根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，其特征在于：(1)分别配制相同质量的2-10％wt亚铁化合物水溶液和2-20％wt抗坏血酸溶液；(2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
4.根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于：用于油田压裂液破胶剂和含聚合物油田采出液水处理剂。
5.根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于：所述压裂液为胍尔胶压裂液、香豆胶压裂液、魔芋胶压裂液、黄原胶压裂液、纤维素压裂液或聚丙烯酰胺压裂液。
6.根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于：所述降解剂加量为压裂液或含聚合物油田采出液的0.01％wt-0.5％wt。
7.根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于：所述含聚合物油田采出液为压裂返排液或聚合物驱油采出液。
8.根据权利要求4-8任一项所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于：降解剂后压裂液或含聚合物油田采出液的表观粘度小于等于5.0mPa·s。
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