利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法，該方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：步驟一：基液的制備，其重量份配比為：壓裂返排液81.2～99.85份、pH調(diào)節(jié)劑0～10.0份、植物膠粉0.15～0.8份、原油破乳劑0～1.0份、助排劑0～2.0份、起泡劑0～2.0份、殺菌劑0～1.0份、粘土穩(wěn)定劑0～2.0份；步驟二：植物膠交聯(lián)壓裂液的制備，其重量份配比為：所述步驟一制得的基液69.8～99.949份、交聯(lián)劑0.05～30.0份、破膠劑0.001～0.2份；將所述交聯(lián)劑、破膠劑與基液混合均勻而形成植物膠交聯(lián)壓裂液。
【專利說明】
利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于植物膠交聯(lián)壓裂液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用壓裂破膠返排液配制 植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣田增產(chǎn)所用的壓裂液在壓裂施工完成后必須破膠返排至地面，如果不對返排 液進(jìn)行無害化處理，易對環(huán)境造成污染。
[0003] 在現(xiàn)在技術(shù)中，壓裂液的破膠90%以上采用氧化破膠，即利用過硫酸鹽、雙氧水等 氧化劑對壓裂液中的高分子實(shí)行氧化降解，以利于壓裂液徹底破膠返排。
[0004] 在現(xiàn)在技術(shù)中，對氧化破膠后的壓裂返排液的無害化處理分如下幾類： 1、一級處理:只除去廢水中的懸浮物，僅是進(jìn)行固液分離和油氣水分離，并不改變水中 的任何化學(xué)成份。這種處理方式對設(shè)備的要求低、處理量大，處理后返排液中的化學(xué)成份不 發(fā)生變化，適用于重新配制壓裂液，綜合成本費(fèi)用低。
[0005] 2、深度處理:先進(jìn)行固液分離和油氣水分離，除去返排液中的石油、天然氣及固體 懸浮物，然后再進(jìn)行深度處理，采用生物降解、離子沉淀、絮凝、精細(xì)過濾甚至更進(jìn)一步的手 段以降低廢水中的膠體、有機(jī)物、無機(jī)污染物、病原體等，使廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。這種處理方 式對設(shè)備的要求高、處理量小，處理后的水改變了返排液中的化學(xué)成份，使用范圍廣。也可 以使用這種處理后的水配制壓裂液，但成本費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一級處理。
[0006] 因此，將通過一級處理后的壓裂返排液重新用于配制壓裂液，是一種相對節(jié)約成 本且環(huán)保的方式。
[0007] 利用氧化破膠后的壓裂返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液主要受以下幾方面的影響： 1.交聯(lián)劑： 來源于壓裂液中的交聯(lián)劑。如果處理不當(dāng)，在利用返排液重配壓裂液時，一方面會抑制 植物膠的溶脹，造成植物膠增粘不徹底、甚至完全不增粘而沉淀失效；另一方面，會導(dǎo)致已 經(jīng)增粘的瓜爾膠發(fā)生局部交聯(lián)反應(yīng)而影響壓裂液的性能。
[0008] 2.二價和三價陽離子： 返排液中的二價和三價陽離子主要來源于地層水，以及經(jīng)壓裂液進(jìn)入地層所溶解的無 機(jī)鹽。
[0009] 二價和三價陽離子的存在會對壓裂液性能造成以下方面的影響： (1)二價和三價陽離子會抑制植物膠類高分子的溶脹與增粘:這是因?yàn)橹参锬z高分子 如瓜爾膠、香豆膠、田菁膠及它們的衍生物均可通過分子鏈上的羥基或羧基與二價和三價 陽離子產(chǎn)生螯合并聚集、沉淀。
[0010] (2)壓裂液配制過程中，二價和三價陽離子會與壓裂液中所需的堿性物質(zhì)產(chǎn)生沉 淀，從而破壞壓裂液的性能。
[0011] (3)壓裂液在進(jìn)入地層后，隨著溫度的升高，二價和三價陽離子也會產(chǎn)生沉淀，從 而破壞壓裂液的酸堿平衡，降低壓裂液的耐溫耐剪切能力。
[0012] 在現(xiàn)有技術(shù)中，主要采用阻垢劑(也稱掩蔽劑、離子屏蔽劑、屏蔽劑)解決二價和三 價陽離子的影響，采用堿性物質(zhì)提高壓裂液的耐溫性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián) 壓裂液的制備方法。
[0014]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法，該方 法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一:基液的制備，其重量份配比為:壓裂返排液81.2~99.85份、pH調(diào)節(jié)劑0~10.0 份、植物膠粉0.15~0.8份、原油破乳劑0~1.0份、助排劑0~2.0份、起泡劑0~2.0份、殺菌 劑0~1.0份、粘土穩(wěn)定劑0~2.0份； 步驟二:植物膠交聯(lián)壓裂液的制備，其重量份配比為:所述步驟一制得的基液69.8~ 99.949份、交聯(lián)劑0.05~30.0份、破膠劑0.001~0.2份;將所述交聯(lián)劑、破膠劑與基液混合 均勻而形成植物膠交聯(lián)壓裂液。
[0015] 上述方案中，所述步驟一中，首先通過pH調(diào)節(jié)劑調(diào)整壓裂返排液的pH值至7.5以 下，然后按照所述重量份配比，將植物膠粉均勻加入壓裂返排液中，加完后再分別加入原油 破乳劑、助排劑、起泡劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑所需的一種或多種添加劑，混合均勻即為基 液。
[0016] 上述方案中，所述壓裂返排液為利用過氧化物、氧化物等氧化劑破膠后的壓裂返 排液。
[0017] 上述方案中，所述pH調(diào)節(jié)劑為有機(jī)酸，具體為檸檬酸、甲酸、乙酸、磺酸。
[0018]上述方案中，所述植物膠粉為瓜爾膠、田菁膠、香豆膠、魔芋膠及它們的衍生物。
[0019] 上述方案中，所述交聯(lián)劑為硼酸脂聚合物，它是由硼酸與含有2個以上羥基的羥基 酸反應(yīng)脫水后的產(chǎn)物，其分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R是含有羧基的碳?xì)浠衔铩?br>[0020] 上述方案中，所述破膠劑為有機(jī)或無機(jī)的氧化物，具體為過硫酸鈉、過硫酸銨、過 硫酸鉀、雙氧水、高錳酸鉀、過氧化苯甲酰的一種或多種的混合物及膠囊包覆物。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明利用氧化劑破膠后的壓裂返排液替代傳統(tǒng)的清潔地表水所配制的水力壓裂用 植物膠交聯(lián)壓裂液具有良好的耐溫耐剪切能力、懸砂能力強(qiáng)、進(jìn)入地層后不沉淀等優(yōu)點(diǎn)，可 有效實(shí)現(xiàn)壓裂返排液的不落地處理，節(jié)約清水，減少環(huán)境污染;利用本發(fā)明制得的壓裂液， 經(jīng)施工后返排至地面，仍可采用本發(fā)明繼續(xù)用于配制植物膠交聯(lián)壓裂液。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備 方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法， 如圖1所示，該方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一:基液的制備，其重量份配比為:壓裂返排液81.2~99.85份、pH調(diào)節(jié)劑0~10.0 份、植物膠粉0.15~0.8份、原油破乳劑0~1.0份、助排劑0~2.0份、起泡劑0~2.0份、殺菌 劑0~1.0份、粘土穩(wěn)定劑0~2.0份； 具體地，首先通過pH調(diào)節(jié)劑調(diào)整壓裂返排液的pH值至7.5以下(最佳為6~7)，然后按照 所述重量份配比，將植物膠粉均勻加入壓裂返排液中，加完后再分別加入原油破乳劑、助排 劑、起泡劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑所需的一種或多種添加劑，混合均勻即為基液。
[0025] 所述壓裂返排液為利用過氧化物、氧化物等氧化劑破膠后的壓裂返排液。
[0026]所述pH調(diào)節(jié)劑為有機(jī)酸，具體為檸檬酸、甲酸、乙酸、磺酸。
[0027]所述植物膠粉為瓜爾膠、田菁膠、香豆膠、魔芋膠及它們的衍生物。
[0028]所述原油破乳劑、助排劑、起泡劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑是油氣田常用料，沒有特殊 的要求。
[0029]步驟二:植物膠交聯(lián)壓裂液的制備，其重量份配比為:所述步驟一制得的基液69.8 ~99.949份、交聯(lián)劑0.05~30.0份、破膠劑0.001~0.2份;將所述交聯(lián)劑、破膠劑與基液混 合均勻而形成植物膠交聯(lián)壓裂液。
[0030] 具體地，所述交聯(lián)劑為硼酸脂聚合物，它是由硼酸與含有2個以上羥基的羥基酸反 應(yīng)脫水后的產(chǎn)物，其分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R是含有羧基的碳?xì)浠衔铩?br>[0031] 該硼酸脂聚合物中的脂鍵在不同的溫度下會逐步水解。
[0032] 低溫時，硼酸脂主要依靠長分子鏈兩端的硼水解與瓜爾膠產(chǎn)生交聯(lián)，而中間段的 硼因?yàn)槭艿脚懦庾饔枚^少參與交聯(lián)反應(yīng)。
[0033] 隨著溫度的逐步升高，分子鏈中間的脂鍵會產(chǎn)生斷裂，溫度越高、斷裂加劇，不但 會有硼加入?yún)⑴c交聯(lián)反應(yīng)，從而抵消溫度升高而導(dǎo)致的原有交聯(lián)的減弱，以提高交聯(lián)體系 的耐溫性能。
[0034] 溫度升高、脂鍵斷裂，分解后產(chǎn)生的硼酸與多羥基羧酸鹽會形成緩沖體系，以長時 間維持體系較為穩(wěn)定的pH環(huán)境，保障體系的耐溫性能。
[0035] 另外，分解所產(chǎn)生的多羥基羧酸鹽通過其中的羧基與鈣、鎂及其它多價離子形成 強(qiáng)有力的絡(luò)合物，阻止鈣鎂在交聯(lián)環(huán)境及高溫下產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，防止鈣鎂對地層產(chǎn)生二次 傷害。
[0036]所述破膠劑為有機(jī)或無機(jī)的氧化物，具體為過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鉀、雙氧 水、高錳酸鉀、過氧化苯甲酰的一種或多種的混合物及膠囊包覆物。
[0037] 實(shí)施例1: 在現(xiàn)場總?cè)萘繛閘〇〇m3容器中加入98.72m3壓裂返排液，經(jīng)檢測，返排液的pH值為9。啟 動真空射流栗循環(huán)，加入50Kg檸檬酸，循環(huán)至返排液的pH值為6，再慢慢通過射流栗吸入口 加入300Kg羥丙基瓜爾膠粉，然后分別加入30Kg原油破乳劑、300Kg助排劑、lOOKg殺菌劑、 500Kg粘土穩(wěn)定劑，繼續(xù)循環(huán)至液體混合充分，形成羥丙基瓜爾膠粉濃度為0.3%的壓裂液基 液Li。
[0038] 壓裂施工時，在栗注溶液Li的同時，將500Kg交聯(lián)劑與基液Li以"基液Li:交聯(lián)劑= lOOKg: 0.5Kg"的比例進(jìn)行混合而形成交聯(lián)壓裂液，該壓裂液可用于井溫100°C以內(nèi)油層進(jìn) 行壓裂施工。
[0039] 實(shí)施例2: 在現(xiàn)場總?cè)萘繛閘〇〇m3容器中加入98.90m3壓裂返排液，經(jīng)檢測，返排液的pH值為6.5。 啟動真空射流栗循環(huán)，慢慢通過射流栗吸入口加入450Kg羥丙基瓜爾膠粉，然后分別加入 50Kg原油破乳劑、500Kg助排劑、lOOKg殺菌劑，繼續(xù)循環(huán)至液體混合充分，形成輕丙基瓜爾 膠粉濃度為〇. 45%的壓裂液基液L2。
[0040] 壓裂施工時，在栗注溶液L2的同時，將600Kg交聯(lián)劑與基液L2以"基液L2:交聯(lián)劑= lOOKg: 0.6Kg"的比例進(jìn)行混合而形成交聯(lián)壓裂液，該壓裂液可用于井溫140°C以內(nèi)油層進(jìn) 行壓裂施工。
[0041 ] 實(shí)施例3: 在現(xiàn)場總?cè)萘繛閘〇〇m3容器中加入98.53m3壓裂返排液，經(jīng)檢測，返排液的pH值為10。啟 動真空射流栗循環(huán)，加入70Kg檸檬酸，循環(huán)至返排液的pH值為6.5，再慢慢通過射流栗吸入 口加入500Kg瓜爾膠粉，然后分別加入300Kg助排劑、lOOKg殺菌劑、500Kg粘土穩(wěn)定劑，繼續(xù) 循環(huán)至液體混合充分，形成瓜爾膠粉濃度為〇. 4%的壓裂液基液L3。
[0042] 壓裂施工時，在栗注溶液L3的同時，將500Kg交聯(lián)劑與基液L3以"基液L3:交聯(lián)劑= 100Kg:0.5Kg"的比例進(jìn)行混合而形成交聯(lián)壓裂液，該壓裂液可用于井溫150°C以內(nèi)天然氣 層進(jìn)行壓裂施工。
[0043] 實(shí)施例4: 在現(xiàn)場總?cè)萘繛閘〇〇m3容器中加入98.90m3壓裂返排液，經(jīng)檢測，返排液的pH值為7。啟 動真空射流栗循環(huán)，慢慢通過射流栗吸入口加入300Kg香豆膠粉，然后分別加入50Kg原油破 乳劑、500Kg助排劑、lOOKg殺菌劑、500Kg粘土穩(wěn)定劑，繼續(xù)循環(huán)至液體混合充分，形成香豆 膠粉濃度為〇. 3%的壓裂液基液L4。
[0044] 壓裂施工時，在栗注溶液L4的同時，將300Kg交聯(lián)劑與基液L4以"基液L4:交聯(lián)劑= lOOKg: 0.4Kg"的比例進(jìn)行混合而形成交聯(lián)壓裂液，該壓裂液可用于井溫140°C以內(nèi)油層進(jìn) 行壓裂施工。
[0045]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法，其特征在于，該方法 通過W下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一:基液的制備，其重量份配比為:壓裂返排液81.2~99.85份、pH調(diào)節(jié)劑0~10.0 份、植物膠粉0.15~0.8份、原油破乳劑0~1.0份、助排劑0~2.0份、起泡劑0~2.0份、殺菌 劑0~1.0份、粘±穩(wěn)定劑0~2.0份； 步驟二：植物膠交聯(lián)壓裂液的制備，其重量份配比為：所述步驟一制得的基液69.8~ 99.949份、交聯(lián)劑0.05~30.0份、破膠劑0.001~0.2份;將所述交聯(lián)劑、破膠劑與基液混合 均勻而形成植物膠交聯(lián)壓裂液。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法，其 特征在于:所述步驟一中，首先通過P的周節(jié)劑調(diào)整壓裂返排液的抑值至7.5W下，然后按照 所述重量份配比，將植物膠粉均勻加入壓裂返排液中，加完后再分別加入原油破乳劑、助排 劑、起泡劑、殺菌劑、粘上穩(wěn)定劑所需的一種或多種添加劑，混合均勻即為基液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法， 其特征在于:所述壓裂返排液為利用過氧化物、氧化物等氧化劑破膠后的壓裂返排液。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的制備方法，其 特征在于:所述抑調(diào)節(jié)劑為有機(jī)酸，具體為巧樣酸、甲酸、乙酸、橫酸。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的方法，其特征 在于:所述植物膠粉為瓜爾膠、田菁膠、香豆膠、魔芋膠及它們的衍生物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的方法，其特征 在于:所述交聯(lián)劑為棚酸脂聚合物，它是由棚酸與含有2個W上徑基的徑基酸反應(yīng)脫水后的 產(chǎn)物，其分子結(jié)構(gòu)式為：其中，R是含有簇基的碳氨化合物。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的利用壓裂破膠返排液配制植物膠交聯(lián)壓裂液的方法，其特 征在于:所述破膠劑為有機(jī)或無機(jī)的氧化物，具體為過硫酸鋼、過硫酸錠、過硫酸鐘、雙氧 水、高儘酸鐘、過氧化苯甲酯的一種或多種的混合物及膠囊包覆物。
【文檔編號】C09K8/68GK105838346SQ201610222843
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】沈峰, 張 杰
【申請人】三原弘迪森精細(xì)化工有限公司, 湖北菲特沃爾科技有限公司