一種油基型液態化壓裂液增稠劑及其制備方法
【專利摘要】一種油基型液態化壓裂液增稠劑，其評價指標為：密度0.9-1.2g/cm3；成膠時間≤20s；1.2%液態化壓裂液增稠劑溶解后粘度≥30mPa.s。本發明還公開了制備上述液態化壓裂液增稠劑的方法。
【專利說明】一種油基型液態化壓裂液增稠劑及其制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超快速溶的油基型液態化壓裂液增稠劑(以下簡稱“液態化增稠劑”)。
[0002]本發明還涉及一種制備上述液態化增稠劑的方法。
【背景技術】
[0003]水基壓裂液是提高油氣采收率的重要技術。在水基壓裂過程中，普遍使用細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，在一定時間內充分溶脹形成具有一定粘度的基液；[0006]第二步，壓裂施工，將基液與交聯劑等混合形成壓裂液。
[0007]兩步壓裂工藝存在如下問題:
[0008]1)配制基液，不僅需要干粉與水混合的特殊設備，而且易產生大小不同的“魚眼”和局部結塊因而影響基液質量；
[0009]2)施工彈性小，如果出現特殊原因使壓裂液液量不足或需臨時增加壓裂規模，現場就無法實現；
[0010]3)所需外加劑種類繁多，外加步驟繁瑣，增加了壓裂液質量的控制難度；
[0011]4)增稠劑干粉水化溶脹時間長(IOmin以上)，增加了人力物力消耗；
[0012]5)壓裂后儲液罐有大量基液殘留(10-30%)，增加了儲液罐的清洗處理費用。
[0013]為解決兩步壓裂工藝問題，將壓裂液增稠劑進行液態化處理，以簡化配液流程，解決配液問題，是壓裂液增稠劑技術發展的必然趨勢。
【發明內容】
[0014]本發明的目的在于提供一種超快速溶的油基型液態化壓裂液增稠劑。
[0015]本發明的又一目的在于提供一種制備上述液態化增稠劑的方法。
[0016]為實現上述目的，本發明提供的液態化增稠劑，其評價指標為:
[0017]密度0.9-1.2g/cm3 ;
[0018]成膠時間< 20s ;成膠時間是指完成水化、溶脹和分散過程的時間；
[0019]1.2%液態化增稠劑溶解后粘度≥30mPa.s ；
[0020]通過下述方法得到:
[0021]A)油基型有機溶劑的復配
[0022]攪拌下，依次加入油基型有機溶劑、密度調節劑和性能調節劑，形成復配的油基型有機溶劑；
[0023]復配的油基型有機溶劑中按照油基型有機溶劑、密度調節劑以及性能調節劑總質量100%計，其中油基型有機溶劑占總質量的70-90%，密度調節劑占總質量的5-29%，性能調節劑占總質量的1-5%;
[0024]B)加入壓裂液增稠劑粉末
[0025]攪拌下向復配后的油基型有機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化增稠劑；
[0026]按照復配后的油基型有機溶劑、壓裂液增稠劑粉末總質量100%計，其中油基型有機溶劑40-65%，壓裂液增稠劑粉末35-60%。
[0027]本發明提供的制備上述液態化增稠劑的方法，包括下述步驟:
[0028]A)油基型有機溶劑的復配
[0029]攪拌下，依次加入油基型有機溶劑、密度調節劑、性能調節劑，形成復配的油基型有機溶劑；
[0030]復配的油基型有機溶劑中按照油基型有機溶劑、密度調節劑以及性能調節劑總質量100%計，其中油基型有機溶劑占總質量的70-90%，密度調節劑占總質量的5-29%，性能調節劑占總質量的1-5%;
[0031]B)加入壓裂液增稠劑粉末
[0032]攪拌下向復配后的油基型有機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化增稠劑；
[0033]按照油基型有機溶劑、增稠劑粉末總質量100%計，其中油基型有機溶劑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進行。
[0040]其中，油基型有機溶劑為:燃料油類有機溶劑、礦物油類有機溶劑、硅油類有機溶劑或植物油類有機溶劑；
[0041]其中燃料油類有機溶劑為汽油、柴油、煤油的一種或多種；礦物油類有機溶劑為礦油、液體石臘的一種或兩種；硅油類有機溶劑為甲基硅油、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]密度調節劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種；
[0043]性能調節劑為納米膨潤土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種。
[0044]本發明的有益效果如下:
[0045]I)增產效果明顯:使用全過程無殘留或低殘留，屬于低傷害壓裂液體系；同時，油基型有機溶劑能與油層原油配伍，不影響井下地層構造和原油產出。
[0046]2)壓裂液性能穩定優異: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內性能穩定)，懸浮攜砂能力好(靜態懸砂2h以上，動態砂比最高可達45%)，降摩阻性好(降摩阻率最高可達78%)，易破膠易返排(使用常規破膠劑即可徹底破膠，無殘渣或微殘渣，返排率最高可達90%)。
[0047]3)超快速溶解，無儲罐配液:水化、溶脹和分散一次完成，可以實現靜態混合器連續在線配液，配液簡便小型化，實現無儲罐配液，通過混合器連續操作，出口液體即可通過混砂車實現混砂和泵注，無需現場大量儲備。
[0048]4)配制方便:體系組分少，性能穩定，配制環節少，效率高，勞動量低，且易于質量控制。
[0049]5)成本低:配液設備小型化，易動遷，即配即用、不用即停，避免配液浪費，不會產生剩液，減少人力物力投入，明顯降低成本。
【具體實施方式】
[0050]本發明的液態化增稠劑為一種乳狀分散液，壓裂液增稠劑粉末占液態化增稠劑的質量分數最高可達60%，是一種高濃度的液態化增稠劑。該產品實現包含如下理論依據:
[0051]1)壓裂液增稠劑的親水性分子結構
[0052]壓裂液增稠劑粉末均為水溶性聚合物，無論是天然聚合物、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，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程可以分為五步進行:
[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]其中最耗費時間且需要充分攪拌的是前三步，即:水化、溶脹和分散。液態化增稠劑中含有的油基型有機溶劑，能夠攜帶壓裂液增稠劑超細微粉快速分散于水中，且不形成“魚眼”，極大縮短了第一步的水化過程和第三步的分散過程；壓裂液增稠劑粉末已均勻分散于油基型性有機溶劑中，由于油基型有機溶劑與水不互溶，遇水即快速分離剝落，壓裂液增稠劑粉末快速暴露于水中，比表面積大導致其快速溶脹，極大縮短了第二步的溶脹時間。
[0061]綜上，液態化增稠劑已經預先將壓裂液增稠劑溶解過程的最耗時的前三步解決了，在與水混合后的數秒時間內即可成為基本溶解的溶液，迅速增粘，隨后即可完成混砂、交聯和泵注，使壓裂液的配制和使用一氣呵成。
[0062]具體地說，本發明的油基型液態化增稠劑制備方法，包括如下步驟:
[0063]第一步:油基型有機溶劑的復配
[0064]保持釜內溫度10_40°C，在攪拌混合釜中依次加入燃料油類有機溶劑(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)、密度調節劑(為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種)、性能調節劑(為納米膨潤土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種)，形成復配的有機溶劑體系。復配的有機溶劑中按照油基型有機溶劑、密度調節劑以及性能調節劑總質量100%計，其中油基型有機溶劑占總質量的70-90%，密度調節劑占總質量的5-29%，性能調節劑占總質量的1_5%。加入油基型有機溶劑、密度調節劑、性能調節劑后分別攪拌10-30min,使有機溶劑體系混合均勻，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]保持攪拌混合釜的攪拌狀態，向復配后的有機溶劑中加入壓裂液增稠劑粉末。液態化增稠劑體系中按照有機溶劑、壓裂液增稠劑粉末總質量100%計，其中有機溶劑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溶劑中充分混合、分散。最后得到的乳狀分散液即為本發明的最終產品液態化增稠劑。
[0067]本發明制備得到的液態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。其評價指標為:
[0068]I)密度 0.9-1.2g/cm3 ；
[0069]2)成膠時間(基本完成水化、溶脹和分散過程的時間)(20s ；
[0070]3)1.2%液態化增稠劑溶解后粘度≥30mPa.s。
[0071]通過上述方法制備的液態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)或六速旋轉粘度計進行測試其溶液在170s—1下的粘度值。
[0072]以下的實施例是用于對本發明作進一步的說明。
[0073]實施例1
[0074]液態化增稠劑I的制備及性能測試:
[0075]I)稱取汽油58g、柴油57.5g于釜中，保持攪拌狀態；加入二氯甲烷21g、三氯甲烷21.9g,攪拌15min ;加入納米膨潤土 6.6g,攪拌20min,得到復配的油基型有機溶劑。
[0076]2)保持攪拌狀態，加入羥丙基改性胍膠135g，攪拌30min，得到液態化增稠劑I。
[0077]本實施例中的產品為乳狀分散液，經測試，密度為1.05g/cm3，成膠時間20s，1.2%液態化增稠劑溶解后的粘度45mPa.S。
[0078]實施例2
[0079]液態化增稠劑2的制備及性能測試:
[0080]I)稱取液體石蠟41g、甲基硅油40g于釜中，保持攪拌狀態；加入四氯化碳7.2g，攪拌IOmin ;加入納米膨潤土 0.9g和聚酰胺臘0.9g,攪拌25min,得到復配的油基型有機溶劑。
[0081]2)保持攪拌狀態，加入兩性離子聚丙烯酰胺60g，攪拌25min，得到液態化增稠劑2。
[0082]本實施例中的產品為乳狀分散液，經測試，密度為1.lOg/cm3，成膠時間20s，1.2%液態化增稠劑溶解后的粘度42mPa.S。
[0083]實施例3
[0084]液態化增稠劑3的制備及性能測試:
[0085]I)稱取菜籽油35g、玉米油35g、大豆油34g于釜中，保持攪拌狀態；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,得到復配的油基型有機溶劑。
[0086]2)保持攪拌狀態，加入超支化聚合物壓裂液增稠劑粉末70g，攪拌20min，得到液態化增稠劑3。
[0087] 本實施例中的產品為乳狀分散液，經測試，密度為1.08g/cm3，成膠時間20s，1.2%液態化增稠劑溶解后的粘度39mPa.S。
【權利要求】
1.一種油基型液態化壓裂液增稠劑，其評價指標為:
密度 0.9-1.2g/cm3 ； 成膠時間≤20s ； 1.2%液態化增稠劑溶解后粘度≤30mPa.s ； 通過下述方法得到: A)油基型有機溶劑的復配 攪拌下，依次加入油基型有機溶劑、密度調節劑和性能調節劑，形成復配的油基型有機溶劑； 復配的油基型有機溶劑中按照油基型有機溶劑、密度調節劑以及性能調節劑總質量100%計，其中油基型有機溶劑占總質量的70-90%，密度調節劑占總質量的5-29%，性能調節劑占總質量的1-5%; B)加入壓裂液增稠劑粉末 攪拌下向復配后的油基型有機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化增稠劑； 按照復配后的油基型有機溶劑、壓裂液增稠劑粉末總質量100%計，其中油基型有機溶劑40-65%，壓裂液增稠劑粉末35-60%。
2.根據權利要求1所述的液態化增稠劑，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.根據權利要求1或2所述的液態化增稠劑，其中，壓裂液增稠劑粉末為100-600目。
4.根據權利要求1所述的液態化增稠劑，其中，成膠時間是指完成水化、溶脹和分散過程的時間。
5.根據權利要求1所述的液態化液增稠劑，其中，油基型有機溶劑為:燃料油類有機溶齊?、礦物油類有機溶劑、硅油類有機溶劑或植物油類有機溶劑； 其中燃料油類有機溶劑為汽油、柴油、煤油的一種或多種；礦物油類有機溶劑為礦油、液體石臘的一種或兩種；硅油類有機溶劑為甲基硅油、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； 密度調節劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種； 性能調節劑為納米膨潤土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種。
6.一種制備權利要求1所述液態化增稠劑的方法，包括下述步驟: Α)油基型有機溶劑的復配 攪拌下，依次加入油基型有機溶劑、密度調節劑、性能調節劑，形成復配的油基型有機溶劑； 復配的油基型有機溶劑中按照油基型有機溶劑、密度調節劑以及性能調節劑總質量100%計，其中油基型有機溶劑占總質量的70-90%，密度調節劑占總質量的5-29%，性能調節劑占總質量的1-5%;B)加入壓裂液增稠劑粉末 攪拌下向復配后的油基型有機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化增稠劑； 按照油基型有機溶劑、增稠劑粉末總質量100%計，其中油基型有機溶劑40-65%，增稠劑粉末35-60%。
7.根據權利要求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.根據權利要求6或7所述的方法，其中，壓裂液增稠劑粉末為100-600目。
9.根據權利要求6所述的方法，其中，步驟A是在10-40°C進行。
10.根據權利要求6所述的方法，其中，油基型有機溶劑為:燃料油類有機溶劑、礦物油類有機溶劑、硅油類有機溶劑或植物油類有機溶劑； 其中燃料油類有機溶劑為汽油、柴油、煤油的一種或多種；礦物油類有機溶劑為礦油、液體石臘的一種或兩種；硅油類有機溶劑為甲基硅油、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； 密度調節劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化石蠟的一種或多種； 性能調節劑為納米膨潤土、聚酰胺蠟或白炭黑的一種或多種。
【文檔編號】C09K8/64GK103911136SQ201410089893
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2014年3月12日
【發明者】鄭焰, 李樹盛, 羅于建, 白小丹, 姚明龍, 喬磊 申請人:北京愛普聚合科技有限公司