一種油基型液態(tài)化壓裂液增稠劑及其制備方法
【專利摘要】一種油基型液態(tài)化壓裂液增稠劑，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為：密度0.9-1.2g/cm3；成膠時(shí)間≤20s；1.2%液態(tài)化壓裂液增稠劑溶解后粘度≥30mPa.s。本發(fā)明還公開(kāi)了制備上述液態(tài)化壓裂液增稠劑的方法。
【專利說(shuō)明】一種油基型液態(tài)化壓裂液增稠劑及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超快速溶的油基型液態(tài)化壓裂液增稠劑(以下簡(jiǎn)稱“液態(tài)化增稠劑”)。
[0002]本發(fā)明還涉及一種制備上述液態(tài)化增稠劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]水基壓裂液是提高油氣采收率的重要技術(shù)。在水基壓裂過(guò)程中，普遍使用細(xì)小粉末的固體壓裂液增稠劑，如天然聚合物、合成聚合物增稠劑干粉等。增稠劑的分散性和水化增粘性決定了壓裂施工工藝、壓裂質(zhì)量和壓裂成本。
[0004]目前壓裂施工工藝普遍為:
[0005]第一步，配制基液，將增稠劑干粉分散于水中，在一定時(shí)間內(nèi)充分溶脹形成具有一定粘度的基液；[0006]第二步，壓裂施工，將基液與交聯(lián)劑等混合形成壓裂液。
[0007]兩步壓裂工藝存在如下問(wèn)題:
[0008]1)配制基液，不僅需要干粉與水混合的特殊設(shè)備，而且易產(chǎn)生大小不同的“魚(yú)眼”和局部結(jié)塊因而影響基液質(zhì)量；
[0009]2)施工彈性小，如果出現(xiàn)特殊原因使壓裂液液量不足或需臨時(shí)增加壓裂規(guī)模，現(xiàn)場(chǎng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)；
[0010]3)所需外加劑種類繁多，外加步驟繁瑣，增加了壓裂液質(zhì)量的控制難度；
[0011]4)增稠劑干粉水化溶脹時(shí)間長(zhǎng)(IOmin以上)，增加了人力物力消耗；
[0012]5)壓裂后儲(chǔ)液罐有大量基液殘留(10-30%)，增加了儲(chǔ)液罐的清洗處理費(fèi)用。
[0013]為解決兩步壓裂工藝問(wèn)題，將壓裂液增稠劑進(jìn)行液態(tài)化處理，以簡(jiǎn)化配液流程，解決配液?jiǎn)栴}，是壓裂液增稠劑技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種超快速溶的油基型液態(tài)化壓裂液增稠劑。
[0015]本發(fā)明的又一目的在于提供一種制備上述液態(tài)化增稠劑的方法。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的液態(tài)化增稠劑，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為:
[0017]密度0.9-1.2g/cm3 ;
[0018]成膠時(shí)間< 20s ;成膠時(shí)間是指完成水化、溶脹和分散過(guò)程的時(shí)間；
[0019]1.2%液態(tài)化增稠劑溶解后粘度≥30mPa.s ；
[0020]通過(guò)下述方法得到:
[0021]A)油基型有機(jī)溶劑的復(fù)配
[0022]攪拌下，依次加入油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑和性能調(diào)節(jié)劑，形成復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑；
[0023]復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑中按照油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑以及性能調(diào)節(jié)劑總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑占總質(zhì)量的70-90%，密度調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的5-29%，性能調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的1-5%;
[0024]B)加入壓裂液增稠劑粉末
[0025]攪拌下向復(fù)配后的油基型有機(jī)溶劑中加入壓裂液增稠劑粉末，得到的乳狀分散液即為液態(tài)化增稠劑；
[0026]按照復(fù)配后的油基型有機(jī)溶劑、壓裂液增稠劑粉末總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑40-65%，壓裂液增稠劑粉末35-60%。
[0027]本發(fā)明提供的制備上述液態(tài)化增稠劑的方法，包括下述步驟:
[0028]A)油基型有機(jī)溶劑的復(fù)配
[0029]攪拌下，依次加入油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑、性能調(diào)節(jié)劑，形成復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑；
[0030]復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑中按照油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑以及性能調(diào)節(jié)劑總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑占總質(zhì)量的70-90%，密度調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的5-29%，性能調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的1-5%;
[0031]B)加入壓裂液增稠劑粉末
[0032]攪拌下向復(fù)配后的油基型有機(jī)溶劑中加入壓裂液增稠劑粉末，得到的乳狀分散液即為液態(tài)化增稠劑；
[0033]按照油基型有機(jī)溶劑、增稠劑粉末總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑40-65%，增稠劑粉末35-60%。
[0034]其中，壓裂液增稠劑粉末為:
[0035]胍膠、黃原膠或香豆膠天然聚合物及其改性物中的一種或幾種；或
[0036]陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類、陰離子聚丙烯酰胺類、非離子聚丙烯酰胺類、兩性離子聚丙烯酰胺類、疏水改性聚丙烯酰胺類壓裂液增稠劑中的一種或幾種；或
[0037]疏水締合聚合物類 、超支化聚合物類、梳型聚合物類壓裂液增稠劑中的一種或幾種。
[0038]其中，壓裂液增稠劑粉末為100-600目。
[0039]其中，步驟A是在10_40°C進(jìn)行。
[0040]其中，油基型有機(jī)溶劑為:燃料油類有機(jī)溶劑、礦物油類有機(jī)溶劑、硅油類有機(jī)溶劑或植物油類有機(jī)溶劑；
[0041]其中燃料油類有機(jī)溶劑為汽油、柴油、煤油的一種或多種；礦物油類有機(jī)溶劑為礦油、液體石臘的一種或兩種；硅油類有機(jī)溶劑為甲基硅油、乙基硅油、甲基含氫硅油、苯基娃油、甲基羥基硅油的一種或多種；植物油類有機(jī)溶劑為菜籽油、玉米油、大豆油、花生油、棉籽油的一種或多種；
[0042]密度調(diào)節(jié)劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種；
[0043]性能調(diào)節(jié)劑為納米膨潤(rùn)土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種。
[0044]本發(fā)明的有益效果如下:
[0045]I)增產(chǎn)效果明顯:使用全過(guò)程無(wú)殘留或低殘留，屬于低傷害壓裂液體系；同時(shí)，油基型有機(jī)溶劑能與油層原油配伍，不影響井下地層構(gòu)造和原油產(chǎn)出。
[0046]2)壓裂液性能穩(wěn)定優(yōu)異:抗溫抗鹽抗剪切(溫度適用范圍15_180°C、抗KCl鹽l-10%U70s-1剪切2h內(nèi)性能穩(wěn)定)，懸浮攜砂能力好(靜態(tài)懸砂2h以上，動(dòng)態(tài)砂比最高可達(dá)45%)，降摩阻性好(降摩阻率最高可達(dá)78%)，易破膠易返排(使用常規(guī)破膠劑即可徹底破膠，無(wú)殘?jiān)蛭堅(jiān)?，返排率最高可達(dá)90%)。
[0047]3)超快速溶解，無(wú)儲(chǔ)罐配液:水化、溶脹和分散一次完成，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)混合器連續(xù)在線配液，配液簡(jiǎn)便小型化，實(shí)現(xiàn)無(wú)儲(chǔ)罐配液，通過(guò)混合器連續(xù)操作，出口液體即可通過(guò)混砂車實(shí)現(xiàn)混砂和泵注，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)大量?jī)?chǔ)備。
[0048]4)配制方便:體系組分少，性能穩(wěn)定，配制環(huán)節(jié)少，效率高，勞動(dòng)量低，且易于質(zhì)量控制。
[0049]5)成本低:配液設(shè)備小型化，易動(dòng)遷，即配即用、不用即停，避免配液浪費(fèi)，不會(huì)產(chǎn)生剩液，減少人力物力投入，明顯降低成本。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明的液態(tài)化增稠劑為一種乳狀分散液，壓裂液增稠劑粉末占液態(tài)化增稠劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)60%，是一種高濃度的液態(tài)化增稠劑。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)包含如下理論依據(jù):
[0051]1)壓裂液增稠劑的親水性分子結(jié)構(gòu)
[0052]壓裂液增稠劑粉末均為水溶性聚合物，無(wú)論是天然聚合物、天然聚合物改性物還是合成聚合物，均含有羥基、羧基或磺酸基等大量親水基團(tuán)，溶解速度快。
[0053]2)超快速溶解的原理
[0054]壓裂液增稠劑粉末的溶解過(guò)程可以分為五步進(jìn)行:
[0055]第一步、水化；
[0056]第二步、溶脹；
[0057]第三步、分散；
[0058]第四步、溶解；
[0059]第五步、熟化。
[0060]其中最耗費(fèi)時(shí)間且需要充分?jǐn)嚢璧氖乔叭?，?水化、溶脹和分散。液態(tài)化增稠劑中含有的油基型有機(jī)溶劑，能夠攜帶壓裂液增稠劑超細(xì)微粉快速分散于水中，且不形成“魚(yú)眼”，極大縮短了第一步的水化過(guò)程和第三步的分散過(guò)程；壓裂液增稠劑粉末已均勻分散于油基型性有機(jī)溶劑中，由于油基型有機(jī)溶劑與水不互溶，遇水即快速分離剝落，壓裂液增稠劑粉末快速暴露于水中，比表面積大導(dǎo)致其快速溶脹，極大縮短了第二步的溶脹時(shí)間。
[0061]綜上，液態(tài)化增稠劑已經(jīng)預(yù)先將壓裂液增稠劑溶解過(guò)程的最耗時(shí)的前三步解決了，在與水混合后的數(shù)秒時(shí)間內(nèi)即可成為基本溶解的溶液，迅速增粘，隨后即可完成混砂、交聯(lián)和泵注，使壓裂液的配制和使用一氣呵成。
[0062]具體地說(shuō)，本發(fā)明的油基型液態(tài)化增稠劑制備方法，包括如下步驟:
[0063]第一步:油基型有機(jī)溶劑的復(fù)配
[0064]保持釜內(nèi)溫度10_40°C，在攪拌混合釜中依次加入燃料油類有機(jī)溶劑(包括但不限于為汽油、柴油、煤油的一種或多種)或礦物油類有機(jī)溶劑(包括但不限于礦油、液體石蠟的一種或兩種)或硅油類有機(jī)溶劑(包括但不限于甲基硅油、乙基硅油、甲基含氫硅油、苯基硅油、甲基羥基硅油的一種或多種)或植物油類有機(jī)溶劑(包括但不限于菜籽油、玉米油、大豆油、花生油、棉籽油的一種或多種)、密度調(diào)節(jié)劑(為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種)、性能調(diào)節(jié)劑(為納米膨潤(rùn)土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種)，形成復(fù)配的有機(jī)溶劑體系。復(fù)配的有機(jī)溶劑中按照油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑以及性能調(diào)節(jié)劑總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑占總質(zhì)量的70-90%，密度調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的5-29%，性能調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的1_5%。加入油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑、性能調(diào)節(jié)劑后分別攪拌10-30min,使有機(jī)溶劑體系混合均勻，形成均勻的液體。
[0065]第二步:加入100-600目的壓裂液增稠劑粉末
[0066]保持?jǐn)嚢杌旌细臄嚢锠顟B(tài)，向復(fù)配后的有機(jī)溶劑中加入壓裂液增稠劑粉末。液態(tài)化增稠劑體系中按照有機(jī)溶劑、壓裂液增稠劑粉末總質(zhì)量100%計(jì)，其中有機(jī)溶劑40-65%,壓裂液增稠劑粉末35-60%。加入壓裂液增稠劑粉末后，攪拌10_30min，使壓裂液增稠劑粉末在有機(jī)溶劑中充分混合、分散。最后得到的乳狀分散液即為本發(fā)明的最終產(chǎn)品液態(tài)化增稠劑。
[0067]本發(fā)明制備得到的液態(tài)化增稠劑具有一定的粘稠性，靜置略微分層但略微攪拌后即分散均勻。其評(píng)價(jià)指標(biāo)為:
[0068]I)密度 0.9-1.2g/cm3 ；
[0069]2)成膠時(shí)間(基本完成水化、溶脹和分散過(guò)程的時(shí)間)(20s ；
[0070]3)1.2%液態(tài)化增稠劑溶解后粘度≥30mPa.s。
[0071]通過(guò)上述方法制備的液態(tài)化增稠劑溶解后的粘度，是采用流變儀(如哈克流變儀或同類儀器)或六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)試其溶液在170s—1下的粘度值。
[0072]以下的實(shí)施例是用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0073]實(shí)施例1
[0074]液態(tài)化增稠劑I的制備及性能測(cè)試:
[0075]I)稱取汽油58g、柴油57.5g于釜中，保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)；加入二氯甲烷21g、三氯甲烷21.9g,攪拌15min ;加入納米膨潤(rùn)土 6.6g,攪拌20min,得到復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑。
[0076]2)保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入羥丙基改性胍膠135g，攪拌30min，得到液態(tài)化增稠劑I。
[0077]本實(shí)施例中的產(chǎn)品為乳狀分散液，經(jīng)測(cè)試，密度為1.05g/cm3，成膠時(shí)間20s，1.2%液態(tài)化增稠劑溶解后的粘度45mPa.S。
[0078]實(shí)施例2
[0079]液態(tài)化增稠劑2的制備及性能測(cè)試:
[0080]I)稱取液體石蠟41g、甲基硅油40g于釜中，保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)；加入四氯化碳7.2g，攪拌IOmin ;加入納米膨潤(rùn)土 0.9g和聚酰胺臘0.9g,攪拌25min,得到復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑。
[0081]2)保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入兩性離子聚丙烯酰胺60g，攪拌25min，得到液態(tài)化增稠劑2。
[0082]本實(shí)施例中的產(chǎn)品為乳狀分散液，經(jīng)測(cè)試，密度為1.lOg/cm3，成膠時(shí)間20s，1.2%液態(tài)化增稠劑溶解后的粘度42mPa.S。
[0083]實(shí)施例3
[0084]液態(tài)化增稠劑3的制備及性能測(cè)試:
[0085]I)稱取菜籽油35g、玉米油35g、大豆油34g于釜中，保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)；加入二氯甲烷llg、氯化石臘11.lg，攪拌25min ;加入聚酰胺臘1.9g、白炭黑2g,攪拌30min,得到復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑。
[0086]2)保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入超支化聚合物壓裂液增稠劑粉末70g，攪拌20min，得到液態(tài)化增稠劑3。
[0087] 本實(shí)施例中的產(chǎn)品為乳狀分散液，經(jīng)測(cè)試，密度為1.08g/cm3，成膠時(shí)間20s，1.2%液態(tài)化增稠劑溶解后的粘度39mPa.S。
【權(quán)利要求】
1.一種油基型液態(tài)化壓裂液增稠劑，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為:
密度 0.9-1.2g/cm3 ； 成膠時(shí)間≤20s ； 1.2%液態(tài)化增稠劑溶解后粘度≤30mPa.s ； 通過(guò)下述方法得到: A)油基型有機(jī)溶劑的復(fù)配 攪拌下，依次加入油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑和性能調(diào)節(jié)劑，形成復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑； 復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑中按照油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑以及性能調(diào)節(jié)劑總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑占總質(zhì)量的70-90%，密度調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的5-29%，性能調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的1-5%; B)加入壓裂液增稠劑粉末 攪拌下向復(fù)配后的油基型有機(jī)溶劑中加入壓裂液增稠劑粉末，得到的乳狀分散液即為液態(tài)化增稠劑； 按照復(fù)配后的油基型有機(jī)溶劑、壓裂液增稠劑粉末總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑40-65%，壓裂液增稠劑粉末35-60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)化增稠劑，其中，壓裂液增稠劑粉末為: 胍膠、黃原膠或香豆膠天然聚合物及其改性物中的一種或幾種；或 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類、陰離子聚丙烯酰胺類、非離子聚丙烯酰胺類、兩性離子聚丙烯酰胺類、疏水改性聚丙烯酰胺類壓裂液增稠劑中的一種或幾種；或 疏水締合聚合物類、超支化聚合物類、梳型聚合物類壓裂液增稠劑中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液態(tài)化增稠劑，其中，壓裂液增稠劑粉末為100-600目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)化增稠劑，其中，成膠時(shí)間是指完成水化、溶脹和分散過(guò)程的時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)化液增稠劑，其中，油基型有機(jī)溶劑為:燃料油類有機(jī)溶齊?、礦物油類有機(jī)溶劑、硅油類有機(jī)溶劑或植物油類有機(jī)溶劑； 其中燃料油類有機(jī)溶劑為汽油、柴油、煤油的一種或多種；礦物油類有機(jī)溶劑為礦油、液體石臘的一種或兩種；硅油類有機(jī)溶劑為甲基硅油、乙基硅油、甲基含氫硅油、苯基硅油、甲基羥基硅油的一種或多種；植物油類有機(jī)溶劑為菜籽油、玉米油、大豆油、花生油、棉籽油的一種或多種； 密度調(diào)節(jié)劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種； 性能調(diào)節(jié)劑為納米膨潤(rùn)土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種。
6.一種制備權(quán)利要求1所述液態(tài)化增稠劑的方法，包括下述步驟: Α)油基型有機(jī)溶劑的復(fù)配 攪拌下，依次加入油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑、性能調(diào)節(jié)劑，形成復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑； 復(fù)配的油基型有機(jī)溶劑中按照油基型有機(jī)溶劑、密度調(diào)節(jié)劑以及性能調(diào)節(jié)劑總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑占總質(zhì)量的70-90%，密度調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的5-29%，性能調(diào)節(jié)劑占總質(zhì)量的1-5%;B)加入壓裂液增稠劑粉末 攪拌下向復(fù)配后的油基型有機(jī)溶劑中加入壓裂液增稠劑粉末，得到的乳狀分散液即為液態(tài)化增稠劑； 按照油基型有機(jī)溶劑、增稠劑粉末總質(zhì)量100%計(jì)，其中油基型有機(jī)溶劑40-65%，增稠劑粉末35-60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，壓裂液增稠劑粉末為: 胍膠、黃原膠或香豆膠天然聚合物及其改性物中的一種或幾種；或 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類、陰離子聚丙烯酰胺類、非離子聚丙烯酰胺類、兩性離子聚丙烯酰胺類、疏水改性聚丙烯酰胺類壓裂液增稠劑中的一種或幾種；或 疏水締合聚合物類、超支化聚合物類、梳型聚合物類壓裂液增稠劑中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，壓裂液增稠劑粉末為100-600目。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，步驟A是在10-40°C進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，油基型有機(jī)溶劑為:燃料油類有機(jī)溶劑、礦物油類有機(jī)溶劑、硅油類有機(jī)溶劑或植物油類有機(jī)溶劑； 其中燃料油類有機(jī)溶劑為汽油、柴油、煤油的一種或多種；礦物油類有機(jī)溶劑為礦油、液體石臘的一種或兩種；硅油類有機(jī)溶劑為甲基硅油、乙基硅油、甲基含氫硅油、苯基硅油、甲基羥基硅油的一種或多種；植物油類有機(jī)溶劑為菜籽油、玉米油、大豆油、花生油、棉籽油的一種或多種； 密度調(diào)節(jié)劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種； 性能調(diào)節(jié)劑為納米膨潤(rùn)土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C09K8/64GK103911136SQ201410089893
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】鄭焰, 李樹(shù)盛, 羅于建, 白小丹, 姚明龍, 喬磊 申請(qǐng)人:北京愛(ài)普聚合科技有限公司