專利名稱：耐溫200℃壓裂液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田勘探開發(fā)過程中使用的一種油田助劑，具體的是實施壓裂改造技術(shù)中使用的壓裂液。
背景技術(shù)：
近年來，隨著世界對能源需求量的不斷增加和勘探技術(shù)的進(jìn)步，油氣資源勘探開發(fā)不斷向縱深發(fā)展，越來越多的主要勘探目的層呈現(xiàn)全面下沉的趨勢，井深大于4500m，溫度超過170°C的異常高溫深井?dāng)?shù)日益增多。目前已有技術(shù)系列主要針對淺層和中深層致密砂巖氣藏(井深小于4000m)的勘探開發(fā)，但在適應(yīng)日益復(fù)雜的工程地質(zhì)對象(深井、超高壓、 超高溫、超致密)方面仍有不少局限性，如深井鉆井周期長、深井鉆井液及完井液漏失、異常高破裂壓力導(dǎo)致壓裂施工成功率低等。壓裂改造技術(shù)是深層儲層建產(chǎn)、提高開發(fā)效果的首選增產(chǎn)技術(shù)。壓裂液良好的攜砂性能是確保壓裂施工順利加砂的關(guān)鍵。壓裂液的粘度與溫度的關(guān)系密切，在高溫下高分子鏈熱降解作用將導(dǎo)致瓜膠粘度下降，凍膠攜砂性能下降，目前國內(nèi)壓裂液體系不能適應(yīng)溫度160°C以上儲層壓裂改造的技術(shù)要求，耐高溫壓裂液(180°C以上)、大型壓裂規(guī)模優(yōu)化及壓裂效果評價技術(shù)等一系列問題，已經(jīng)成為制約這類油氣田勘探開發(fā)效益實現(xiàn)的“瓶頸”，開發(fā)適應(yīng)超高溫儲層的壓裂液體系是這些區(qū)塊實施壓裂改造的基礎(chǔ)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫壓裂液，該壓裂液的耐溫能力可達(dá)200°C。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請采用的技術(shù)方案是耐溫200°C壓裂液，其組成為 水100 mL ；
基液100 mL ；
稠化劑改性瓜膠1. Og ；
有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑0. 8 g ；
高溫穩(wěn)定劑鄰苯二胺0. 5 g ；
交聯(lián)促進(jìn)劑碳酸鈉0. 45 g ；
小陽離子粘土穩(wěn)定劑環(huán)氧丙基二甲基氯化銨1. 0 g ；
助排劑十二烷基苯磺酸鈉0. 1 g ；
破乳劑聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚0.08 g。其中稠化劑改性瓜膠的制備方法是
a)將反應(yīng)瓶上安裝好攪拌器、冷凝器、滴定裝置和溫度計；
b)在室溫下加入工業(yè)乙醇或異丙醇，因醇在制備過程當(dāng)中僅起溶劑的作用，不參加化學(xué)反應(yīng)，所以醇的加量要求不嚴(yán)格，以使反應(yīng)物在攪拌器中易于攪拌為原則；
c)邊攪拌邊加入胚乳片或瓜膠原粉；
d)然后在常溫下慢慢加入NaOH溶液攪拌，即用堿催化，該NaOH溶液濃度的確定方法是，按照氫氧化鈉與胚乳片質(zhì)量比為0.30 1確定氫氧化鈉的量，根據(jù)醇和水質(zhì)量比為 3:1-4:1確定水的量，二者混合確定NaOH溶液的濃度；
e)堿化反應(yīng)完成后，開始升至50-60°C；
f)緩慢滴加氯乙酸和環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，滴加的氯乙酸的量根據(jù)氯乙酸與胚乳片質(zhì)量比為0.40 1計算；滴加的環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷的量按照環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷與胚乳片質(zhì)量比為0.20 1計算，同時將燒瓶放在水浴中升溫到60-80°C并保持，繼續(xù)反應(yīng)3- ;
g)反應(yīng)完成后，把燒瓶冷卻到室溫，邊攪拌邊加入鹽酸中和，PH值為7.0時，停止反應(yīng)， 離心分離反應(yīng)物，干燥并粉碎，得到改性瓜膠GHPG產(chǎn)品。有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑的制備方法是
1)按照1:10的復(fù)配比例將氧氯化鋯和水混合物200mL放入裝有回流冷凝裝置的四口反應(yīng)瓶，攪拌至全溶，加入異丙醇10mL，通入N2,升溫至反應(yīng)溫度80°C，攪拌反應(yīng)1小時； 停止通隊，加入丙三醇15g和多羥基羧酸鈉15g，繼續(xù)攪拌反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物中和至pH值為 3 4，即得有機鋯交聯(lián)劑；
2)分別取有機鋯交聯(lián)劑及有機鈦交聯(lián)劑(購自大慶啟星石油科技有限公司，規(guī)格 WD-51B)，按照鈦與鋯的摩爾比為4(Γ50:1的比例混合，攪拌30 min，得到有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑。耐溫200°C壓裂液的制備方法
首先將稠化劑改性瓜膠1. Og加入到IOOmL自來水中，攪拌至全溶，放置5-lOmin，待稠化劑完全溶脹后加入IOOmL基液，繼續(xù)向其中加入高溫穩(wěn)定劑鄰苯二胺0. 5g，充分?jǐn)嚢韬笤傧蚱渲屑尤虢宦?lián)促進(jìn)劑碳酸鈉0. 45g，待溶解完全后分別向其中加入粘土穩(wěn)定劑環(huán)氧丙基二甲基氯化銨1. Og、助排劑十二烷基苯磺酸鈉0. Ig及破乳劑聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚0. 08g，充分?jǐn)嚢韬笙蚱渲屑尤胗袡C鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑0. 8g，攪拌;3min而得。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的壓裂液首先采用了自制的稠化劑改性瓜膠，該改性瓜膠稠化劑本身具有良好的粘度和耐溫性能，然后采用了自制的有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑的交聯(lián)密度和交聯(lián)強度較高，另外又優(yōu)選了高溫穩(wěn)定劑及其他助劑，由上述組分優(yōu)化配制而成的壓裂液最終具有良好的耐溫性能，經(jīng)試驗驗證，200°C溫度條件下，壓裂液的耐剪切性十分穩(wěn)定，破膠水化完全徹底。
圖1是稠化劑改性瓜膠GHPG的粘度隨溫度和剪切時間的變化圖。圖2是實施例3的高溫壓裂液的表觀粘度隨時間變化圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 實施例1 稠化劑改性瓜膠的制備及性能評定
1、稠化劑改性瓜膠的制備
將500mL的四孔反應(yīng)瓶安裝好攪拌器、冷凝器、滴定裝置和溫度計；在室溫下加入 220mL的工業(yè)乙醇；攪拌后加入IOOg的瓜膠原粉；然后在常溫下慢慢加入NaOH溶液(該溶液由氫氧化鈉30g與55mL水?dāng)嚢瓒?，即堿化；堿化反應(yīng)完成后，開始升至設(shè)定溫度55°C，緩慢滴加氯乙酸35mL和環(huán)氧乙烷20mL，同時將燒瓶放在水浴中升溫到預(yù)定溫度75°C并保持，繼續(xù)反應(yīng)4小時；反應(yīng)完成后，把燒瓶冷卻到室溫，邊攪拌邊加入鹽酸中和，PH值為7.0 時，停止反應(yīng)；離心分離反應(yīng)物；在105°C的干燥箱中干燥，用碾磨機進(jìn)行粉碎，得到超高溫改性瓜膠GHPG產(chǎn)品。 2、稠化劑改性瓜膠GHPG與常規(guī)稠化劑的的性能對比
改性瓜膠GHPG稠化劑是一種白色、無毒、無味粉劑，該改性瓜膠稠化劑具有穩(wěn)定的分子量、易溶于水、易溶于不同濃度鹽酸；改性瓜膠GHPG稠化劑乳狀液具有易分散、粘度低、 穩(wěn)定性好等特性；還具有良好的耐酸、耐溫、耐剪切性能。它與常規(guī)稠化劑的性能對比見下表1
表1常用壓裂液稠化劑的性能對比表
權(quán)利要求
1.耐溫200°C壓裂液，其組成為 水100 mL,基液100 mL,稠化劑改性瓜膠1. Og,有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑0. 8 g，高溫穩(wěn)定劑鄰苯二胺0. 5 g，交聯(lián)促進(jìn)劑碳酸鈉0. 45 g，小陽離子粘土穩(wěn)定劑環(huán)氧丙基二甲基氯化銨1.0 g，助排劑十二烷基苯磺酸鈉0. 1 g，破乳劑聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚0.08 g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐溫200°C壓裂液，其中稠化劑改性瓜膠的制備方法是a)將反應(yīng)瓶上安裝好攪拌器、冷凝器、滴定裝置和溫度計；b)在室溫下加入工業(yè)乙醇或異丙醇，醇的加量要求以使反應(yīng)物在攪拌器中易于攪拌為原則；c)邊攪拌邊加入胚乳片或瓜膠原粉；d)然后在常溫下慢慢加入NaOH溶液攪拌，該NaOH溶液濃度的確定方法是，按照氫氧化鈉與胚乳片質(zhì)量比為0.30 1確定氫氧化鈉的量，根據(jù)醇和水質(zhì)量比為3:1-4:1確定水的量，二者混合確定NaOH溶液的濃度；e)堿化反應(yīng)完成后，開始升至50-60°C；f)緩慢滴加氯乙酸和環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷，滴加的氯乙酸的量根據(jù)氯乙酸與胚乳片質(zhì)量比為0.40 1計算；滴加的環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷的量按照環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷與胚乳片質(zhì)量比為0.20 1計算，同時將燒瓶放在水浴中升溫到60-80°C并保持，繼續(xù)反應(yīng)3- ;g)反應(yīng)完成后，把燒瓶冷卻到室溫，邊攪拌邊加入鹽酸中和，PH值為7.0時，停止反應(yīng)， 離心分離反應(yīng)物，干燥并粉碎，得到稠化劑改性瓜膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐溫200°C壓裂液，其中有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑的制備方法是1)按照1:10的復(fù)配比例將氧氯化鋯和水混合物200mL放入裝有回流冷凝裝置的四口反應(yīng)瓶，攪拌至全溶，加入異丙醇10mL，通入N2,升溫至反應(yīng)溫度80°C，攪拌反應(yīng)1小時； 停止通隊，加入丙三醇15g和多羥基羧酸鈉15g，繼續(xù)攪拌反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物中和至pH值為 3 4，即得有機鋯交聯(lián)劑；2)分別取有機鋯交聯(lián)劑及有機鈦交聯(lián)劑，按照鈦與鋯的摩爾比為4(Γ50:1的比例混合，攪拌30 min，得到有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐溫200°C壓裂液，其特征在于稠化劑改性瓜膠的制備方法的步驟f)中，繼續(xù)反應(yīng)時間為4h。
5.制備權(quán)利要求1所述的耐溫200°C壓裂液的方法是首先將稠化劑改性瓜膠1.Og加入到IOOmL自來水中，攪拌至全溶，放置5-lOmin，待稠化劑完全溶脹后量加入IOOmL基液， 繼續(xù)向其中加入高溫穩(wěn)定劑鄰苯二胺0. 5g，充分?jǐn)嚢韬笤傧蚱渲屑尤虢宦?lián)促進(jìn)劑碳酸鈉 0. 45g，待溶解完全后分別向其中加入粘土穩(wěn)定劑環(huán)氧丙基二甲基氯化銨1. 0g、助排劑十二烷基苯磺酸鈉0. Ig及破乳劑聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚0. 08g,充分?jǐn)嚢韬笙蚱渲屑尤胗袡C鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑0. 8g，攪拌;3min而得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐溫200℃的壓裂液，解決了目前壓裂液體系不能適應(yīng)溫度160℃以上儲層壓裂改造技術(shù)要求的問題。該壓裂液采用了自制的改性瓜膠作為稠化劑，該稠化劑具有良好的耐溫性，并采用了自制的有機鈦鋯復(fù)合交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑具有良好的交聯(lián)密度及強度；壓裂液在上述兩種組分基礎(chǔ)上又外加了高溫穩(wěn)定劑、交聯(lián)促進(jìn)劑及其它助劑，各組分經(jīng)優(yōu)化組合后，產(chǎn)品的性能經(jīng)驗證在200℃條件下，仍具有良好的耐剪切性能，為油田開發(fā)提供了一種可耐高溫的壓裂液。
文檔編號C08B37/00GK102367380SQ20111028263
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者萬家瑰, 劉慶旺, 婁艷敏, 王繼剛, 范振忠 申請人:東北石油大學(xué)