一種水溶性聚合物溶液降解劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑，由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成：亞鐵化合物1?5％，抗壞血酸1?10％，其余為水。本發(fā)明提供的這種水溶性聚合物溶液降解劑，利用抗壞血酸與亞鐵離子進行配位制備了長期穩(wěn)定的亞鐵溶液，因而具有良好的穩(wěn)定性，加入到水溶性高分子溶液能夠活化分子氧形成自由基，對高分子進行降解，可用于油田壓裂液破膠劑、含聚合物油田采出液水處理劑。降解后溶液的表觀粘度小于等于5.0mPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。
【專利說明】
一種水溶性聚合物溶液降解劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于油氣開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水溶性聚合物溶液降解劑及其制備 方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水力壓裂作為油氣增產(chǎn)技術(shù)措施己越來越顯示出重要性。隨著頁巖氣、致密氣等 致密儲層的開發(fā)，大規(guī)模體積壓裂模式日益受到重視。
[0003] 壓裂液的破膠不徹底造成破膠液粘度增加，導(dǎo)致返排率的大幅下降，滯留在地層 的破膠液會對巖石孔隙及填砂裂縫的堵塞，造成地層損害。因此需要盡量提高壓裂液的破 膠能力，提高返排率增大油氣導(dǎo)流能力。
[0004] 基于植物膠壓裂液的主流破膠劑為過硫酸銨，在低于50°C時候需要加入低溫引發(fā) 劑(亞硫酸鈉)才能破膠，聚丙烯酰胺壓裂液由于其稠化劑分子主鏈為碳-碳鍵，其破膠相對 植物膠困難，且破膠劑的加入量不能定量控制，實驗室結(jié)果表明過硫酸銨的加入量存在最 佳的使用范圍（〇 . 05%wt-o. 10wt % )，過低時候破膠不徹底表觀粘度大，過高時候，破膠后 的分子碎片分子量大，殘渣大。
[0005] 低滲透油田產(chǎn)建井大多采用叢式井組或者水平井進行開發(fā)。對于叢式井組來說， 各單井的壓裂改造需要大量的作業(yè)用水，作業(yè)完成后又會產(chǎn)生大量的井場廢水。無論是頁 巖氣、致密砂巖油藏均采用工廠化作業(yè)模式，水平井分段壓裂過程中的用水量以及所產(chǎn)生 的井場廢水量更是普通直井的幾十倍。大量的井場廢水導(dǎo)致井場難以存放，一旦泄露將會 產(chǎn)生很大的環(huán)境污染。因此，針對井場作業(yè)用水量大和廢水產(chǎn)生量大的這一矛盾，若能將前 一口井或前一層產(chǎn)生的廢水加以處理后用于接下來的施工作業(yè)，對于減少廢水總量和降低 作業(yè)成本都具有重要意義。撬裝式水處理設(shè)備越來越多的應(yīng)用于壓裂返排液的現(xiàn)場處理， 破膠不徹底的壓裂返排液粘度較大，增加了水處理過程中過濾環(huán)節(jié)的負荷，需要采用多級 過濾以及更大的壓差、更頻繁的更換濾芯來獲得期待的工作效率。
[0006] 隨著二次采油的進行，很多含有聚合物的采出液破乳分離后的采出水水處理越來 越困難，其中最關(guān)鍵的是聚合物的存在增加了處理難度，為了達到注水標準，水處理成本大 大增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是結(jié)合油田實際需要，制備一種長期穩(wěn)定的降解劑，對水溶性聚合 物溶液進行精確定量、高效降解。
[0008] 為此，本發(fā)明提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑，由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組 成:亞鐵化合物1-5 %，抗壞血酸1-10 %，其余為水。
[0009] 所述亞鐵化合物為七水合硫酸亞鐵。
[0010] 本發(fā)明提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑的制備方法，（1)分別配制相同質(zhì)量 的2_10%wt亞鐵化合物水溶液和2_20%wt抗壞血酸溶液；（2)將抗壞血酸溶液加入到亞鐵 化合物水溶液中，攪拌均勻得到降解劑。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑的應(yīng)用，用于油田壓裂液破膠劑和 含聚合物油田采出液水處理劑。
[0012] 所述壓裂液為胍爾膠壓裂液、香豆膠壓裂液、魔芋膠壓裂液、黃原膠壓裂液、纖維 素壓裂液或聚丙烯酰胺壓裂液。
[0013 ]所述降解劑加量為壓裂液或含聚合物油田采出液的〇 ? 〇 1 % wt-〇 ? 5 % wt。
[0014] 所述含聚合物油田采出液為壓裂返排液或聚合物驅(qū)油采出液。
[0015] 降解劑后壓裂液或含聚合物油田采出液的表觀粘度小于等于5.OmPa ? s。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的這種水溶性聚合物溶液降解劑，利用抗壞血 酸與亞鐵離子進行配位制備了長期穩(wěn)定的亞鐵溶液，因而具有良好的穩(wěn)定性，加入到水溶 性高分子溶液能夠活化分子氧形成自由基，對高分子進行降解，可用于油田壓裂液破膠劑、 含聚合物油田采出液水處理劑，降解后溶液的表觀粘度小于等于5.OmPa.s，提高了采出污 水的回收利用效果和效率。
[0017]下面將做進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1:
[0019] 本實施例提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑，由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成： 亞鐵化合物1-5 %，抗壞血酸1-10 %，其余為水。
[0020] 本發(fā)明原理：
[0021] 抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如下：
[0023]抗壞血酸分子與金屬離子進行配位過程中，分子結(jié)構(gòu)中2、3號位原子對金屬離子 的順磁性貢獻最大(依次為0.52，1.6，1.6，0.42，0.21，0.09)，因此在抗壞血酸溶液與亞鐵 離子溶液混合后發(fā)生如下的反應(yīng)：
[0025]降解劑機理為：
[0027]抗壞血酸本身是一種綠色環(huán)保、價格低廉、環(huán)境友好型抗氧化劑，抗壞血酸能夠與 Fe3+進行配位反應(yīng)，生成可溶性三價鐵，有利于還原Fe3+生成Fe2+，促進體系中Fe 27Fe3+的循 環(huán)。通過加入環(huán)境中大量存在的抗壞血酸來促進Fe2+的循環(huán)，加強? 0H的產(chǎn)生，最終達到降 解聚合物的目的。
[0028] 實施例2:
[0029]在實施例1的基礎(chǔ)上，本實施例提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑的制備方法， 步驟如下：
[0030] (1)分別配制1000g的5%wt亞鐵化合物水溶液和1000g的12%wt抗壞血酸溶液； [0031] (2)將抗壞血酸溶液加入到亞鐵化合物水溶液中，攪拌均勻得到降解劑。
[0032] 實施例3:
[0033]本實施例提供了一種水溶性聚合物溶液降解劑的制備方法，步驟如下：
[0034] (1)分別配制1000g的10%wt亞鐵化合物水溶液和1000g的20%wt抗壞血酸溶液； [0035] (2)將抗壞血酸溶液加入到亞鐵化合物水溶液中，攪拌均勻得到降解劑。
[0036] 實施例4:
[0037]本實施例提供了 一種水溶性聚合物溶液降解劑的制備方法，步驟如下：
[0038] (1)分別配制1000g的2%wt亞鐵化合物水溶液和1000g的2%wt抗壞血酸溶液； [0039] (2)將抗壞血酸溶液加入到亞鐵化合物水溶液中，攪拌均勻得到降解劑。
[0040]對本實施例配制的水溶性聚合物溶液降解劑進行壓裂液破膠實驗，實驗中所用壓 裂液配方見表1。
[0041 ]表1壓裂液配方
[0042]
[0043] 在序號1-7壓裂液中加入不同量降解劑后表觀黏度隨時間的變化結(jié)果見表2,其 中，降解劑加量為壓裂液或含聚合物油田采出液的〇.01 %wt-0.5%wt。
[0044] 表2加入不同量降解劑后表觀黏度隨時間的變化
[0046] 實施例5:
[0047] 將實施例2制備的降解劑用于壓裂液返排液降解實驗，隨著壓裂施工的用計量栗 進行精確控制，破膠液表觀粘度小于等于5. OmPa. s。
[0048] 常規(guī)過硫酸銨作為破膠劑，現(xiàn)場取樣進行實驗，實驗中所用壓裂液配方見表3。
[0049] 表3壓裂液配方
[0050]
[0051 ] 加入0.2%的降解劑后觀察返排液粘度變化見表4。
[0052] 表4返排液表觀粘度隨時間變化
[0054] 通過加入降解劑對壓裂返排液進行降解后進行水處理，一級過濾濾芯更換頻率由 原來的5.5次/500方變成2次/500方，減少40%以上，大大提高壓裂返排液處理效果和效率。
[0055] 本發(fā)明利用抗壞血酸與亞鐵離子進行配位制備了長期穩(wěn)定的亞鐵溶液;利用介質(zhì) (壓裂液、壓裂返排液、含聚合物油田采出液）中的氧在亞鐵離子的作用下與抗壞血酸進行 反應(yīng)形成自由基對聚合物進行降解;可用于油田壓裂液破膠劑、含聚合物油田采出液水處 理劑。降解后溶液的表觀粘度小于等于5.OmPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。
[0056] 以上各實施例中沒有詳細敘述的測試方法屬本行業(yè)的公知常識，這里不一一敘 述。
[0057] 以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡 是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種水溶性聚合物溶液降解劑，其特征在于，由以下質(zhì)量百分數(shù)的物質(zhì)組成:亞鐵化 合物1-5 %，抗壞血酸1-10 %，其余為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑，其特征在于:所述亞鐵化合物 為七水合硫酸亞鐵。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑的制備方法，其特征在于：（1) 分別配制相同質(zhì)量的2-10%wt亞鐵化合物水溶液和2-20%wt抗壞血酸溶液；（2)將抗壞血 酸溶液加入到亞鐵化合物水溶液中，攪拌均勻得到降解劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑的應(yīng)用，其特征在于：用于油田 壓裂液破膠劑和含聚合物油田采出液水處理劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑的應(yīng)用，其特征在于:所述壓裂 液為胍爾膠壓裂液、香豆膠壓裂液、魔芋膠壓裂液、黃原膠壓裂液、纖維素壓裂液或聚丙烯 酰胺壓裂液。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑的應(yīng)用，其特征在于:所述降解 劑加量為壓裂液或含聚合物油田采出液的〇. 〇 1 % wt-0.5 % wt。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑的應(yīng)用，其特征在于:所述含聚 合物油田采出液為壓裂返排液或聚合物驅(qū)油采出液。8. 根據(jù)權(quán)利要求4-8任一項所述的一種水溶性聚合物溶液降解劑的應(yīng)用，其特征在于： 降解劑后壓裂液或含聚合物油田采出液的表觀粘度小于等于5.OmPa · s。
【文檔編號】C02F1/72GK105967306SQ201610312076
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】吳江, 慕立俊, 趙振峰, 李憲文, 張礦生, 薛小佳, 唐梅榮, 陳寶春, 王文雄, 李楷, 劉錦, 范華波, 郭鋼, 周小群, 劉怡, 安杰
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司