CN113292985B - 一种醇基瓜尔胶压裂液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种醇基瓜尔胶压裂液及其制备方法和应用，属于压裂液制备领域。本发明采用高取代的羟丙基瓜尔胶为增稠剂，高取代的羟丙基瓜尔胶的取代基团包括羟丙基和醇羟基，且还破坏了瓜尔胶的分子间作用力，结合配套的防膨剂、助排剂和交联剂形成压裂液，进入水锁地层后，可提高支撑裂缝的导流能力，最大限度将地层所束缚的水吸收，解除地层的水锁，有助于液体的返排、降低水伤害和其他敏感伤害。
Description
技术领域
本发明涉及压裂液制备技术领域，尤其涉及一种醇基瓜尔胶压裂液及其制备方法和应用。
背景技术
压裂技术自出现以来，已经成为油气田进行储层改造、实现产量提升的一种重要手段。目前油气田压裂改造中所使用的压裂液基本都是以水为分散介质的水基压裂液，但是对于部分低孔、低渗、含水饱和度高、具有强水锁特征的油气层，水基压裂液在储层中易形成水化膨胀和运移，导致储层水锁、水敏、压裂液返排差等难题，使得压裂改造难以达到预期的效果。非水基压裂包括醇基压裂液和油基压裂液。现有的醇基压裂液，如中国专利CN201110397678.4以及CN200510042833.5，采用的增稠剂为阳离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺，也存在水锁的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种醇基瓜尔胶压裂液及其制备方法和应用。本发明提供的醇基瓜尔胶压裂液以高取代的羟丙基瓜尔胶为增稠剂，进入水锁地层后，可提高支撑裂缝的导流能力，最大限度将地层所束缚的水吸收，解除地层的水锁，有助于液体的返排、降低水伤害和其他敏感伤害。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种醇基瓜尔胶压裂液，包括羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂和乙二醇，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0：0.1～1.5：0.1～1.0，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂的取代度为1.0～1.5，透明度为96～99％。
优选地，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比为0.3～0.6：0.3～0.5：0.3～0.5：0.3～0.5。
优选地，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂由包括以下步骤的方法制得：
将羟丙基瓜尔胶原料、异丙醇水溶液、碱催化剂和环氧丙烷混合进行取代反应，得到所述羟丙基瓜尔胶增稠剂。
优选地，所述碱催化剂与羟丙基瓜尔胶原料的质量比为0.2～0.25：1。
优选地，所述环氧丙烷与羟丙基瓜尔胶原料的质量比为0.9～1：1。
优选地，所述取代反应的温度为50～80℃，时间为4～6h。
优选地，所述防膨剂为有机胺。
优选地，所述交联剂为乙酰丙酮钛螯合物。
本发明还提供了上述技术方案所述的醇基瓜尔胶压裂液的制备方法，包括以下步骤：
将羟丙基瓜尔胶增稠剂和乙二醇混合，得到基液；
将防膨剂与乙二醇混合，得到防膨剂溶液；
将助排剂与乙二醇混合，得到助排剂溶液；
将交联剂与乙二醇混合，得到交联剂溶液；
将所述基液、防膨剂溶液、助排剂溶液和交联剂溶液混合，得到所述醇基瓜尔胶压裂液。
本发明还提供了上述技术方案所述的醇基瓜尔胶压裂液或上述技术方案所述的制备方法制得的醇基瓜尔胶压裂液在油气压裂领域中的应用。
本发明提供了一种醇基瓜尔胶压裂液，包括羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂和乙二醇，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0：0.1～1.5：0.1～1.0，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂的取代度为1.0～1.5，透明度为96～99％。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明采用高取代的羟丙基瓜尔胶为增稠剂，高取代的羟丙基瓜尔胶的取代基团包括羟丙基和醇羟基，且还破坏了瓜尔胶的分子间作用力，结合配套的防膨剂、助排剂和交联剂形成压裂液，进入水锁地层后，可提高支撑裂缝的导流能力，最大限度将地层所束缚的水吸收，解除地层的水锁，有助于液体的返排、降低水伤害和其他敏感伤害。
具体实施方式
本发明提供了一种醇基瓜尔胶压裂液，包括羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂和乙二醇，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0：0.1～1.5：0.1～1.0，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂的取代度为1.0～1.5，透明度为96～99％。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比优选为0.3～0.6：0.3～0.5：0.3～0.5：0.3～0.5。
在本发明中，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂优选为京昆油田化学JK303。
在本发明中，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂优选由包括以下步骤的方法制得：
将羟丙基瓜尔胶原料、异丙醇水溶液、碱催化剂和环氧丙烷混合进行取代反应，得到所述羟丙基瓜尔胶增稠剂。
在本发明中，所述羟丙基瓜尔胶原料的取代度优选为0.7～0.9，透明度优选为94～96％，所述羟丙基瓜尔胶原料优选为京昆油田化学JK202。
在本发明中，所述碱催化剂与羟丙基瓜尔胶原料的质量比优选为0.2～0.25：1。在本发明中，所述碱催化剂优选为氢氧化钠或氢氧化钾。在本发明中，所述碱催化剂优选以水溶液的形式加入，所述水溶液的质量分数优选为40％。
在本发明中，所述环氧丙烷与羟丙基瓜尔胶原料的质量比优选为0.9～1：1。
在本发明中，所述异丙醇水溶液的质量百分浓度优选为70～80％，所述异丙醇水溶液作为溶剂，本发明对所述异丙醇水溶液的用量没有特殊的限定。
在本发明中，所述取代反应的温度优选为50～80℃，更优选为60℃，时间优选为4～6h。
本发明优选将所述羟丙基瓜尔胶原料与异丙醇水溶液混合后，再加入碱催化剂，然后用氮气置换反应体系中的空气，最后再加入环氧丙烷。
所述取代反应完成后，本发明优选将所得取代反应产物依次进行中和、洗涤、干燥和过筛，得到所述羟丙基瓜尔胶增稠剂。
在本发明中，所述中和优选使用盐酸溶液，本发明对所述盐酸溶液的浓度和用量没有特殊的限定，能够保证羟丙基瓜尔胶反应产物被充分中和。
在本发明中，所述洗涤使用的洗涤剂优选为80wt％的乙醇水溶液，所述洗涤的次数优选为1～2次。
本发明对所述干燥的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述过筛优选过200目筛。
在本发明中，所述防膨剂优选为有机胺，更优选为二乙烯三胺。
在本发明中，所述交联剂优选为乙酰丙酮钛螯合物，更优选为乙酰丙酮钛CAS NO：17927-72-9。
在本发明中，所述助排剂优选包括氟表面活性剂和有机硅表面活性剂，所述助排剂中氟表面活性剂和有机硅表面活性剂的质量比优选为0.5～1：0.5～1。
在本发明中，所述助排剂与乙二醇的质量比优选为0.5～3:10。
本发明还提供了上述技术方案所述的醇基瓜尔胶压裂液的制备方法，包括以下步骤：
将羟丙基瓜尔胶增稠剂和乙二醇混合，得到基液；
将防膨剂与乙二醇混合，得到防膨剂溶液；
将助排剂与乙二醇混合，得到助排剂溶液；
将交联剂与乙二醇混合，得到交联剂溶液；
将所述基液、防膨剂溶液、助排剂溶液和交联剂溶液混合，得到所述醇基瓜尔胶压裂液。
在本发明中，所述基液中羟丙基瓜尔胶增稠剂的质量百分含量优选为0.1～1.0％；所述防膨剂溶液中防膨剂的质量百分含量优选为0.1～1.0％；所述助排剂溶液中助排剂的质量百分含量优选为0.1％～1.5％；所述交联剂溶液中交联剂的质量百分含量优选为0.1％～1.0％。
本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的醇基瓜尔胶压裂液或上述技术方案所述的制备方法制得的醇基瓜尔胶压裂液在油气压裂领域中的应用。
本发明对所述应用的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的醇基瓜尔胶压裂液及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
质量1千克的高透明、高取代羟丙基瓜尔胶JK202(取代度为0.90，透明度为95％)，加入至10L捏合机中，向捏合机中输送2升的80wt％的异丙醇溶液，密闭捏合机，低速充分搅拌物料10分钟。打开捏合机口阀，向捏合机中输送0.5升40wt％的氢氧化钠溶液，关闭口阀，再次低速搅拌10分钟。搅拌完成后打开口阀向捏合机中通入氮气置换捏合机的空气，并通过蠕动泵向捏合机中加入1公斤环氧丙烷，闭合捏合机。捏合机设置反应温度60℃，反应时间4小时，搅拌速率120次/min。反应完成后，盐酸溶液中和，过滤，80wt％乙醇水溶液洗涤2次，烘干，粉碎过200目筛，得到羟丙基瓜尔胶增稠剂(取代度为1.4，透明度为97％)。
15克二乙烯三胺溶于100毫升乙二醇，配制成防膨剂溶液。5克氟表面活性剂和5克有机硅表面活性剂溶于100毫升乙二醇，配制成助排剂溶液。10克乙酰丙酮钛溶于100毫升乙二醇，制备成交联剂溶液。
称取0.4克羟丙基瓜尔胶稠化剂，溶于100毫升乙二醇，配制成0.4％的基液，向基液中加入0.5毫升助排剂溶液、0.5毫升防膨剂溶液，搅拌均匀后，加入0.3毫升的交联剂溶液，均匀搅拌，形成醇基瓜尔胶压裂液。
该醇基瓜尔胶压裂液采用静态岩心伤害仪评价，同等水锁地层模拟条件下，醇基压裂液伤害率14％，水基压裂液伤害率26％。
实施例2
质量1千克的高透明、高取代羟丙基瓜尔胶(取代度为0.88，透明度为94％)，加入至10L捏合机中，向捏合机中输送2升的80wt％的异丙醇溶液，密闭捏合机，低速充分搅拌物料10分钟。打开捏合机口阀，向捏合机中输送0.5升40wt％的氢氧化钠溶液，关闭口阀，再次低速搅拌10分钟。搅拌完成后打开口阀向捏合机中通入氮气置换捏合机的空气，并通过蠕动泵向捏合机中加入0.98公斤环氧丙烷，闭合捏合机。捏合机设置反应温度60℃，反应时间4小时，搅拌速率120次/min。反应完成后，盐酸溶液中和，过滤，80wt％乙醇水溶液洗涤2次，烘干，粉碎过200目筛，得到羟丙基瓜尔胶增稠剂(取代度为1.38，透明度为97％)。
20克二乙烯三胺溶于100毫升乙二醇，配制成防膨剂溶液。5克氟表面活性剂和10克有机硅表面活性剂溶于100毫升乙二醇，配制成助排剂溶液。8克乙酰丙酮钛溶于100毫升乙二醇，制备成交联剂溶液。
醇基压裂液配方为：0.45％增稠剂+0.5％助排剂+0.4％防膨剂+0.45％交联剂，制备方法为：称取0.45克羟丙基瓜尔胶稠化剂，溶于100毫升乙二醇，配制成0.45％的基液，向基液中加入0.5毫升助排剂溶液、0.4毫升防膨剂溶液，搅拌均匀后，加入0.45毫升的交联剂溶液，均匀搅拌，形成醇基瓜尔胶压裂液。
该醇基压裂液应用于新疆深层致密砂岩直井，施工后返排比例54％，高于水基瓜尔胶压裂液5～10％，产量与同区域水基压裂液压裂直井相比，提高82％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种醇基瓜尔胶压裂液，其特征在于，包括羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂和乙二醇，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0：0.1～1.5：0.1～1.0，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂的取代度为1.0～1.5，透明度为96～99％；
所述羟丙基瓜尔胶增稠剂由包括以下步骤的方法制得：
将羟丙基瓜尔胶原料、异丙醇水溶液、碱催化剂和环氧丙烷混合进行取代反应，得到所述羟丙基瓜尔胶增稠剂；所述碱催化剂与羟丙基瓜尔胶原料的质量比为0.2～0.25：1；所述环氧丙烷与羟丙基瓜尔胶原料的质量比为0.9～1：1。
2.根据权利要求1所述的醇基瓜尔胶压裂液，其特征在于，所述羟丙基瓜尔胶增稠剂、防膨剂、助排剂、交联剂的质量比为0.3～0.6：0.3～0.5：0.3～0.5：0.3～0.5。
3.根据权利要求1所述的醇基瓜尔胶压裂液，其特征在于，所述取代反应的温度为50～80℃，时间为4～6h。
4.根据权利要求1或2所述的醇基瓜尔胶压裂液，其特征在于，所述防膨剂为有机胺。
5.根据权利要求1或2所述的醇基瓜尔胶压裂液，其特征在于，所述交联剂为乙酰丙酮钛螯合物。
6.权利要求1～5任一项所述的醇基瓜尔胶压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将羟丙基瓜尔胶增稠剂和乙二醇混合，得到基液；
将防膨剂与乙二醇混合，得到防膨剂溶液；
将助排剂与乙二醇混合，得到助排剂溶液；
将交联剂与乙二醇混合，得到交联剂溶液；
将所述基液、防膨剂溶液、助排剂溶液和交联剂溶液混合，得到所述醇基瓜尔胶压裂液。
7.权利要求1～5任一项所述的醇基瓜尔胶压裂液或权利要求6所述的制备方法制得的醇基瓜尔胶压裂液在油气压裂领域中的应用。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 醇基压裂液的研究与应用;李奎东;《石油与天然气化工》;20150425;第44卷(第2期);83-85 * |
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