一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法，其特征在于：所述增稠劑是由瓜爾膠在堿性條件下進(jìn)行三步醚化反應(yīng)得到，分別是氯烷基醇、環(huán)氧烷烴和陰離子醚化改性反應(yīng)處理，之后用酸中和，醇水洗滌，固液分離，碾壓粉碎，干燥。本發(fā)明提供了快速分散和增粘，而且具有較強(qiáng)增稠能力、耐溫、抗剪切能力的瓜爾膠壓裂增稠劑，該增稠劑在酸性條件下，3分鐘達(dá)到最終粘度的90％以上，即配即用，滿足了現(xiàn)場連續(xù)混配的要求，大大節(jié)省了液體成本的同時，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性瓜爾膠增稠劑，具體地涉及一種能夠在酸性和中性溶液中快 速分散和增粘的改性瓜爾膠增稠劑，更具體的，本發(fā)明涉及一種可用于堿敏性地層的壓裂 改造作業(yè)的壓裂增稠劑，能夠在低溫條件下，3分鐘內(nèi)達(dá)到最終粘度的90%以上，能夠滿足 現(xiàn)場連續(xù)混配的要求，以及所述的增稠劑的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 水力壓裂是致密油氣藏油氣產(chǎn)量的主要增產(chǎn)技術(shù)手段，壓裂液作為造縫和攜帶支 撐劑的介質(zhì)，是壓裂工藝的重要組成部分，壓裂液發(fā)展方向體現(xiàn)三個特點：低濃度、低成本 和低傷害。目前應(yīng)用的主要是水基壓裂液，增稠劑是水基壓裂液的主劑，用以提高壓裂液 的粘度，降濾失，懸浮和攜帶支撐劑。目前使用的增稠劑主要是瓜爾膠及其衍生物。近年 來出現(xiàn)的羥丙基瓜爾膠、羥乙基瓜爾或者低聚醚化的羥烷基瓜爾膠盡管有很好的耐鹽性， 但是不能在酸性條件下有效交聯(lián)形成凍膠，而且常規(guī)形成的凍膠耐高溫能力有限，使用溫 度在120°C以上時，需要瓜爾膠的濃度很大，殘渣含量較高，制成的壓裂液作業(yè)后，對地層滲 透率、填砂裂縫的導(dǎo)流能力等均有傷害，阻礙油氣的暢通流出，影響生產(chǎn)效率；羧甲基瓜爾 膠、羥烷基陽離子瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠等離子化瓜爾膠在油氣田壓裂都有不同程 度的應(yīng)用，特別是羧甲基瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠有著很好的耐溫耐剪切能力，可耐 180°C，甚至更高的溫度，而且與鈦鋯等金屬交聯(lián)劑能在酸性條件形成很好的凍膠，但是在 酸性條件下，羧酸甲基和磺酸基沒有象羧酸鹽甲基和磺酸鹽在瓜爾膠分子鏈上產(chǎn)生的很強(qiáng) 的離子間排斥作用，分子鏈間的間隙不夠使得水分子在分子鏈間的滲入速度不夠快，從而 影響了其水化速度，同時流變性能會受鹽的影響。眾所周知，連續(xù)混配可以提高壓裂施工效 率，消除壓裂液浪費(fèi)，減小環(huán)境污染，目前作為大型水平井以及工廠化作業(yè)的重要的配液技 術(shù)。羧甲基瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠因為配制時速溶性能不理想，容易起魚眼而影響 施工質(zhì)量，很難達(dá)到連續(xù)混配施工的要求。
[0003] 綜上所述，針對堿敏性地層，缺乏一種酸性條件下能快速分散快速增粘而且具有 較強(qiáng)增粘能力及耐高溫（120°C以上）、抗鹽、抗剪切性以及低殘渣量的瓜爾膠壓裂增稠劑。 因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種速溶而且具有較強(qiáng)增粘能力及耐溫、抗鹽、抗剪切性以及低 殘渣量的植物膠壓裂增稠劑來實現(xiàn)現(xiàn)場大規(guī)模配液條件下的快速連續(xù)混配作業(yè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種能在低溫條件下速 溶，特別是在酸性條件下速溶，而且具有較強(qiáng)增粘能力及耐溫、抗鹽、抗剪切性以及低殘渣 量的植物膠壓裂增稠劑，該增稠劑是在得到低聚羥烷基醚化瓜爾膠的基礎(chǔ)上，再在低聚羥 烷基醚化的末端羥基上接上耐高溫的陰離子基團(tuán)，在瓜爾膠分子鏈上形成了很長的改性支 鏈，增加了分子鏈間的間隙，有效提高了水化速度，并能夠滿足堿敏性油氣儲層開發(fā)現(xiàn)場 大規(guī)模配液條件下的快速連續(xù)混配作業(yè)。該增稠劑的水不溶物低于2. 5%，殘渣含量低于 80mg/L，工作溫度從常溫到200°C，具有耐高溫、抗鹽、低殘渣等優(yōu)點。
[0005] 本發(fā)明的第二目的在于獲得一種獲得所述壓裂增稠劑的方法。
[0006] 本發(fā)明的第三目的在于獲得含有所述增稠劑的壓裂液。
[0007] 本發(fā)明的第四目的在于獲得所述壓裂增稠劑的用途。
[0008] 在本發(fā)明的第一方面，提供了一種壓裂液增稠劑，所述壓裂液增稠劑由瓜爾膠在 堿性條件下進(jìn)行三次醚化改性得到。
[0009] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，所述三次醚化改性包括：
[0010] 單種或多種氯烷基醇醚化；
[0011] 單種或多種環(huán)氧烷烴醚化；
[0012] 陰離子醚化。
[0013] 本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，所述氯烷基醇優(yōu)選為氯乙醇或氯丙醇。環(huán)氧烷烴 為環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，陰離子醚化劑為羧甲基和磺酸基。
[0014] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，所述陰離子醚化劑中磺酸基可以為磺乙基或 2-羥基磺丙基。
[0015] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，所述壓裂液增稠劑具有的結(jié)構(gòu)式低聚羥烷基、 低聚羥烷基陰離子基團(tuán)以及陰離子基團(tuán)可以取代在半乳糖的C2, C3, C4和C6的羥基和甘露 糖的C2, C3和C6的羥基上，其結(jié)構(gòu)式可以示例為（I)，如下表所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法，其特征在于：所述增稠 劑是由瓜爾膠在堿性條件下進(jìn)行三步醚化反應(yīng)得到，分別是氯烷基醇、環(huán)氧烷烴和陰離子 醚化改性反應(yīng)處理，之后用酸中和，醇水洗滌，固液分離，碾壓粉碎，干燥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述瓜爾膠與溶劑、堿、離子醚化劑和水按所需的取代度進(jìn)行化學(xué)改性處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述三次醚化改性包括：單種或多種氯烷基醇醚化、單種或多種環(huán)氧烷烴醚 化、陰尚子醚化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述氯烷基醇優(yōu)選為氯乙醇或氯丙醇，所述環(huán)氧烷烴為環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷， 所述陰離子醚化劑為羧酸基和磺酸基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述陰離子醚化劑中羧酸基可以為羧甲基，磺酸基可以為磺乙基或2-羥基磺 丙基。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述壓裂液增稠劑具有的結(jié)構(gòu)式低聚羥烷基、低聚羥烷基陰離子基團(tuán)以及陰 離子基團(tuán)可以取代在半乳糖的C2, C3, C4和C6的羥基和甘露糖的C2, C3和C6的羥基上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述的壓裂液增稠劑的分子量在160-300萬。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性條件下快速分散增粘的壓裂增稠劑及其制備方法， 其特征在于：所述增稠劑可以是瓜爾膠，但又不僅限于瓜爾膠，其與溶劑、堿、離子醚化劑和 水按所需的取代度進(jìn)行多次化學(xué)改性處理。
【文檔編號】C09K8/68GK104087283SQ201410345598
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】鄧明宇, 何建平, 彭樹華, 崔俊杰, 吳志明, 尹恒, 朱明山, 鞏沛鑫, 陳衛(wèi)平, 籍淑賢, 蔣杰, 陸輝, 肖青香 申請人:昆山京昆油田化學(xué)科技開發(fā)公司