專利名稱：羧烷基羥烷基纖維素壓裂液的制取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種可以定時(shí)交聯(lián)具有溫度穩(wěn)定性的油井壓裂液的制備方法。
水力壓裂廣泛地應(yīng)用在低滲透的油井和天然氣井中，以達(dá)到增產(chǎn)油氣的目的。已經(jīng)有許多組成體系用作壓裂井孔周圍地層，在這些組成體系中，通常是使用交聯(lián)的高粘度凝膠作壓裂液，羧烷基羥烷基纖維素在水溶液中可以與金屬離子交聯(lián)而產(chǎn)生凝膠，交聯(lián)形成的化學(xué)鍵受溫度影響較大，使凝膠在高溫下粘度下降。EPO104009中用乙酸鋁交聯(lián)高羥乙基取代度的羧甲基羥乙基纖維素，由于與鋁(Ⅲ)離子迅速反應(yīng)，形成的化學(xué)鍵強(qiáng)度較低，凝膠在高溫下粘度明顯下降，實(shí)際使用溫度只能低于70℃。
本發(fā)明的目的是選用較經(jīng)濟(jì)并可以在不同溫度地層中尤其在較高溫度地層下使用的交聯(lián)劑，而且這種交聯(lián)劑可以起到延時(shí)交聯(lián)作用。
本發(fā)明所用的成膠劑羧烷基羥烷基纖維素可以用羧甲基羥乙基纖維素或羧甲基羥丙基纖維素，羧烷基取代度DS0.2-1.0，羥烷基取代度MS＝0.2-2.5，交聯(lián)體系中成膠劑使用濃度一般為0.2-2.0%(水溶液重)，成膠劑在進(jìn)行交聯(lián)前水化1-4小時(shí)，然后調(diào)節(jié)交聯(lián)反應(yīng)合適的PH值。交聯(lián)劑可以是有機(jī)鈦(Ⅳ)，或鉻(Ⅲ)離子，或使用有機(jī)鈦與鋁(Ⅲ)離子、鉻(Ⅲ)離子混合組成的交聯(lián)劑，選用可以提供鉻(Ⅲ)離子的硫酸鉻鉀或重鉻酸鉀或重鉻酸鈉的作交聯(lián)劑，可以在溫度70℃以下的地層中使用。有機(jī)鈦可以用四氯化鈦-乙二醇-乳酸絡(luò)合物，該絡(luò)合物組成為(體積)Ticl4∶乙二醇∶乳酸(α-羥基丙酸)＝1∶1～2.25∶1～12，有機(jī)鈦和鋁離子或有機(jī)鈦和鉻離子的混合物中，有機(jī)鈦∶鋁離子或鉻離子(10%水溶液)＝2-3∶1(體積比)。在使用中要求交聯(lián)劑濃度為0.005～0.5%(水溶液重)。壓裂液在泵入地層產(chǎn)生裂縫后，須將它轉(zhuǎn)化為低粘度的流體反排到地面，為此需加入過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀作破膠劑，在70℃能起到氧化破膠作用，破膠劑加入量為0.01～0.05%水溶液重。破膠劑于70～75℃下經(jīng)6-8小時(shí)可將凝膠解粘。凝膠解粘后，用離心法分離測(cè)殘?jiān)?，殘?jiān)坑?jì)算公式為殘?jiān)?＝G1/G2×100G1為殘?jiān)兀珿2為成膠劑重。
本發(fā)明所提供的壓裂液，可以適用于不同溫度地層尤其是用于較高溫度(＞70℃)的地層。為減少泵入壓裂液時(shí)的摩擦阻力，還可以起到延時(shí)交聯(lián)作用。所用交聯(lián)劑與現(xiàn)有技術(shù)相比不但價(jià)格較便宜，而且使用也較方便。
實(shí)例1(1(1)-1(8))將不同取代度的羧甲基羥丙基纖維素(CMHPC)3.2g溶解在400ml水中，水化2小時(shí)，調(diào)節(jié)PH至適當(dāng)值。使用有機(jī)鈦?zhàn)鹘宦?lián)劑，有機(jī)鈦的合成方法是將100ml的Ticl4在2小時(shí)內(nèi)緩緩滴至200ml的乙二醇中，反應(yīng)時(shí)體系放出大量熱，控制反應(yīng)溫度在50℃左右。反應(yīng)完成后，繼續(xù)滴入110ml40%的NaOH水溶液，水浴加熱1小時(shí)，除掉不溶性殘?jiān)?，得到淡黃色稠性液性，此為鈦-乙二醇絡(luò)合物。1份體積此絡(luò)合物在充分?jǐn)嚢柘屡c4份體積的85%乳酸(α-羥基丙酸)進(jìn)行反應(yīng)，即可得到液態(tài)的有機(jī)鈦交聯(lián)劑。凝膠時(shí)間受交聯(lián)劑的量，交聯(lián)劑中乳酸量及溫度的影響，交聯(lián)劑量越大，反應(yīng)速度越快，乳酸相對(duì)含量增大，反應(yīng)速度則減慢。實(shí)例1(1)-1(8)將3ml交聯(lián)劑分別加到上述成膠劑水溶液中，于35℃下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，凝膠時(shí)間為10分鐘。用帶有恒溫加熱套的ZNN-D6(青島照相機(jī)總廠)型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定凝膠強(qiáng)度，用力矩(η×γ)表示，轉(zhuǎn)速為γ＝300rpm，結(jié)果列于表1(有8種取代度，以后均標(biāo)為例1( )形式)。
表1
表2。
表3
實(shí)例1-3中，將0.025%水溶液重的K2S2O8加入成膠劑溶液中，70℃下破膠后殘?jiān)繛?.0%成膠劑重。
實(shí)例4成膠劑及用量同實(shí)例1(5)，35℃下加入2ml有機(jī)鈦交聯(lián)劑組成方法亦同實(shí)例1(5)和0.8ml10% Al2(SO4)3水溶液，測(cè)定凝膠強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表4。
表4
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實(shí)例5
選用羧甲基羥乙基纖維素(CMHEC)作成膠劑，用量及加入交聯(lián)劑均同實(shí)例1，凝膠時(shí)間10分鐘。結(jié)果見(jiàn)表5。
表5
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實(shí)例6成膠劑同實(shí)例1(8)，0.4%水溶液重的溶液中，加入0.0375%水溶液重的Kcr(SO4)2，凝膠時(shí)間為70分鐘，測(cè)定凝膠強(qiáng)度。
比較例1，除交聯(lián)劑改為Al2(SO4)3，余同上，結(jié)果示于表6。
表6
實(shí)例6使用Kcr(SO4)2交聯(lián)劑所得壓裂液低于70℃時(shí)能保持較高強(qiáng)度，因而可大量使用在此溫度范圍的地層中。但若使用Al2(SO4)3在同樣條件下作交聯(lián)劑所得凝膠耐溫性較差。
實(shí)例7成膠劑同實(shí)例1(3)。0.4%水溶液中，加入0.0375%(水溶液重)的Kcr(SO4)2，35℃下凝膠反應(yīng)進(jìn)行70分鐘。
比較例2除成膠劑改為同實(shí)例5(CMHEC)外，余同上。
比較例3成膠劑同實(shí)例5，0.4%溶液中加入0.0375%(水溶液重)的Al2(SO4)3，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，測(cè)定凝膠強(qiáng)度，示于表7。
表權(quán)利要求
1.一種制取油井水基凝膠壓裂液的方法，該方法包括使用金屬離子交聯(lián)羧烷基羥烷基纖維素水溶液成膠劑，其特征為交聯(lián)劑使用有機(jī)鈦(Ⅳ)、或鉻(Ⅲ)離子，或使用有機(jī)鈦與鋁(Ⅲ)離子、鉻(Ⅲ)離子混合組成的交聯(lián)劑，羧烷基取代度DS=0.2～1.0，羥烷基取代度MS=0.2～2.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為交聯(lián)劑有機(jī)鈦可以是四氯化鈦-乙二醇-乳酸絡(luò)合物，該絡(luò)合物組成為(體積比)Ticl4∶乙醇∶乳酸(α-羥基丙酸85%)＝1∶1-2.25∶1-12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為交聯(lián)劑鉻離子可以由硫酸鉻鉀，重鉻酸鉀或重鉻酸鈉提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為交聯(lián)劑有機(jī)鈦和鋁離子或有機(jī)鈦和鉻離子的混合物中，有機(jī)鈦∶鋁(Ⅲ)離子或鉻(Ⅲ)離子(10%)＝2-3∶1(體積比)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中所述的方法，其特征為所述的羧烷基羥烷基纖維素，可以是羧甲基羥乙基纖維素或羧甲基羥丙基纖維素。
全文摘要
本發(fā)明提供一種油井用壓裂液。通常使用的高粘度凝膠作壓裂液，用羧烷基羥烷基纖維素與金屬離子交聯(lián)產(chǎn)生凝膠，由于化學(xué)鍵強(qiáng)度較低，在高溫下壓裂液粘度明顯下降，因此這種壓裂液實(shí)際使用溫度必須低于70℃。本發(fā)明使用有機(jī)鈦(IV)，鉻(III)離子，或有機(jī)鈦與鋁(III)離子或鉻(III)離子混合組成作混合交聯(lián)劑，可以獲得在高溫下強(qiáng)度不降低的壓裂液，所用交聯(lián)劑價(jià)格較低，使用比較簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)E21B43/22GK1058036SQ9110423
公開(kāi)日1992年1月22日 申請(qǐng)日期1991年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月19日
發(fā)明者許凱, 王恩浦, 黎秉環(huán), 劉躍平, 朱新榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所