CN104861951B - 一种液体稠化剂体系及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体稠化剂体系，包括有机溶剂、植物胶增稠剂、有机增溶剂、乳化剂和水。根据本发明所述的稠化剂体系，其配制容易，具有一定的抗盐性，用于和水混合配制压裂液时，溶胀迅速，对配制水的要求低，即使使用海水（含盐），也不影响稠化剂的溶胀效果。

Description

一种液体稠化剂体系及其应用

技术领域

本发明属于油田开采领域，具体涉及一种液体稠化剂体系。本发明还涉及包括上述压裂稠化剂体系的应用。

背景技术

水力压裂技术是利用水力作用，使地层形成裂缝的一种方法。施工过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入地层，当把地层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填裂缝，提高地层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。最常用的压裂体系为水基压裂液体系。

随着石油工业的发展，水力压裂技术也迅速发展，特别是20世纪80年代末以来，压裂材料、工艺、设计等方面取得突飞猛进的进展。至今，水力压裂技术已成为油田开发中的一项主要增产措施，非常规开发的关键技术，受到广泛关注。压裂施工成败以及施工后增产效果的好坏重要因素之一就是压裂液稠化剂性能。现阶段，国内外压裂施工主要是以干粉植物胶稠化剂为主的水基压裂液。所述水基压裂液胶液的配置，包括先将干粉稠化剂加入并分散到大量水中，稠化剂溶胀后，再加入交联剂，得到所述的压裂液。干粉稠化剂在原胶液配制过程中需要特殊设备使干粉充分分散在水中，但仍然容易出现“鱼眼”和局部结块现象，并且对配液用水有一定要求，水质矿化度较高或含有某些特定离子会严重影响干粉稠化剂溶胀效果，影响压裂液体系性能（王满学，低伤害液体胍胶压裂液LGC-1性能研究与应用《石油与天然气化工》2005年01期）。同时，在施工过程前，需要提供足够的空间和时间将配制完成原胶液充分水合溶胀，对施工条件和设备提出了较高的要求。所以，国内一直延用由配液站配制，再从配液站点向施工现场运送的方法。这样经常会出现压裂液的储存、运输及压后大罐清洗的问题，如遇到施工异常或施工过程中原胶液配制不足，无法完成施工，严重影响压裂效果(银本才等，速溶胍胶压裂液的研究与应用《油田化学》2012年6月)。如何高质量、高效率配制原胶液是压裂施工的关键！

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于压裂液的液体稠化剂体系以及含所述稠化剂体系的压裂液。根据本发明所述的稠化剂体系，其配制容易，具有抗盐特性，对配制水的要求低，甚至可直接使用海水（高矿化度盐水）；当其用于和水混合配制压裂液时，溶胀迅速，对配制压裂液所用水的要求低，可直接使用海水（高矿化度盐水），也不影响稠化剂的溶胀效果。

根据本发明的一个方面，提供了一种液体稠化剂体系，其包括有机溶剂、植物胶增稠剂、有机增溶剂、乳化剂、润湿剂和水。

根据本发明提供的液体稠化剂体系，其溶胀迅速、抗盐性高；用于配制压裂液时，能够快速分散，对配制水的要求低，可直接用海水配制，实现边配制边施工的技术要求等等。

在上述体系的一个优选的实施例中，基于所述液体稠化剂体系的总重量，所述有机溶剂的量为30-60wt%，优选40-50wt%；所述植物胶增稠剂的量为35-60wt%，优选45-55wt%；有机增溶剂的量占1-3wt%；乳化剂的量占0.5-5wt%；所述润湿剂的量占0.1-0.5wt%。在一个具体实例中，余量为水。

在上述体系的一个具体实施例中，所述有机溶剂为本领域内常用的有机溶剂，如可选自柴油和白油。

在上述体系的一个优选的实施例中，所述植物胶增稠剂选自瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、香豆胶、羧甲基瓜尔胶和羧甲基羟丙基瓜尔胶。

在上述体系的一个具体实施例中，所述有机增溶剂可为本领域常用的有机增溶剂，优选为氯仿-酮混合溶液，更优选为氯仿-丙酮混合溶液。

在上述体系的一个具体实施例中，所述乳化剂为常用的起乳化作用的试剂，如选自山梨糖醇酐油酸酯（SPAN-80）、硬脂酸、烷基苯磺酸钙和烷基磺酸钙。

在上述体系的另外一个具体实施例中，所述润湿剂的加入有利于增加植物稠化剂在有机溶剂中悬浮稳定性。所述润湿剂优选为季铵盐类表面活性剂，更优选为烷基三甲基溴化铵（如十六烷基三甲基溴化铵）。

在上述体系的一个具体实施例中，所述液体稠化剂体系由有机溶剂、植物胶增稠剂、有机增溶剂、乳化剂、润湿剂和水组成。

根据本发明，有机溶剂（如柴油或白油为）可以抑制植物胶增稠剂溶胀，但同时加入有机增溶剂可有效降低植物胶增稠剂分子间氢键作用，乳化剂有利于提高各组分的相容性，使得植物胶在水中可迅速分散、溶胀。

在上述体系的另外一个具体实施例中，所述液体稠化剂体系还包括悬浮稳定剂。所述悬浮稳定剂的量占所述液体稠化剂体系总重量的0.1-0.5wt%。所述悬浮稳定剂可为本领域内常用的纤维材料悬浮稳定剂，更优选自玻璃纤维悬浮稳定剂、聚酯纤维悬浮稳定剂和碳化纤维悬浮稳定剂。所述悬浮稳定剂的加入，可很好的分散在有机溶剂中增强植物稠化剂悬浮稳定性，有利于体系的稳定。

在一个具体的实施例中，所述液体稠化剂体系由有机溶剂、植物胶增稠剂、有机增溶剂、乳化剂、水、润湿剂和悬浮稳定剂组成。

在一个具体的实施例中，在容器内倒入一定量的有机溶剂，搅拌状态下加入植物胶增稠剂、有机增溶剂和乳化剂，得到第一溶液；取一定量的蒸馏水，搅拌状态下溶解润湿剂，溶解充分后快速搅拌下缓慢加入悬浮稳定剂纤维材料（如果需要的话），得到第二溶液。将第二溶液缓慢倒入搅拌状态的第一溶液中，完成配制。

根据本发明提供的液体稠化剂体系具有稳定时间长、有效物含量高的特点。所述液体稠化剂体系在配制压裂液时，可短时间溶胀，且对配制用水的水质要求低，可用海水配制；能够实现边配制边施工的要求。根据本发明提供的液体稠化剂体系，实现最大程度减少压裂液施工所需设备；能够满足压裂施工过程中快速配制压裂液（如线性胶压裂液）或压裂液基液的要求。

根据本发明的另外一个方面，提供了一种压裂液，其包括：水和上述的稠化剂体系。根据本发明提供的压裂液，直接将液体稠化剂体系加入水中，就可以得到所需压裂液（如线性压裂液）。根据本发明所得的包含水和液体稠化剂体系的压裂液（如线性胶压裂液），也可用作其他类型压裂液的基液。配制压裂液所用的水可以为任何适宜的水，如蒸馏水，地下水、海水等等。

在一个优选的实例中，按照配制有效物含量（或称植物胶增稠剂含量）将液体稠化剂（或称液体稠化剂体系）分散在水中。根据本发明的一个具体实施例，所述压裂液由水和上述的液体稠化剂体系组成。

根据本发明的另外一个方面，还提供了上述的稠化剂体系或上述的压裂液在油田开采中的应用。根据本发明提供的稠化剂体系或压裂液用于油田开采，有利于降低施工成本，节约施工时间。

根据本发明所提供的液体稠化剂体系，所需配制空间小，溶胀迅速（3-5min完成配制），可实现边配制边施工。另一方面，液体稠化剂体系配制过程对水质量要求较低，一定矿化度下不影响稠化剂溶胀效果，可利用海水直接配制液体压裂液，满足海水压裂需要，弥补了普通干粉稠化剂海上压裂不足，应用前景广泛。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步描述，但不会构成对本发明的任何限制。

下述实施例中，使用的人造海水的配方（单位g/l）：NaCL29.0，MgCL*6H₂O8.5，MgSO₄*7H₂O3.5，CaSO₄1.3，K₂SO₄0.8，MgBr₂*6H₂O0.05，KCL0.8，均为分析纯。

实施例1

在容器内倒入40g白油，搅拌状态下加入羟丙基瓜尔胶50g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）2g，Span-801g。取8.3g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.1g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），溶解充分后快速搅拌下缓慢加入0.1g聚酯纤维。将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量50%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170s-粘度为78mPa·s。配制含量0.5%的羟丙基瓜尔胶溶液：取100ml自来水加入1%液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s--粘度为193mPa·s；取100ml人造海水，加入1ml液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为211mPa·s。

实施例2

取白油35g倒入容器内，搅拌状态下加入羟丙基瓜尔胶55g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）1g，Span-801.5g。取7.3g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.1g CTAB，溶解充分后快速搅拌下缓慢加入0.1g聚酯纤维。将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量55%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170s-粘度为85mPa·s；配制浓度约0.5%的羟丙基瓜尔胶溶液：取100ml一定量的自来水加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为231mPa·s；取100ml人造海水，加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为243mPa·s。

实施例3

称取白油35g倒入容器内，搅拌状态下加入羟丙基瓜尔胶50g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）2g，Span-801.5g。取10.5g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.5g CTAB，溶解充分后快速搅拌下缓慢加入0.5g聚酯纤维。将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量55%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170s-粘度为56mPa·s；取100ml自来水加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为201mPa·s；取100ml人造海水，加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为209mPa·s。

实施例4

称取白油30g倒入容器内，搅拌状态下加入羟丙基瓜尔胶50g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）3g，Span-801.5g。取14.5g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.5g CTAB，溶解充分后快速搅拌下缓慢加入0.5g聚酯纤维。将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量55%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170s-粘度为98mPa·s。取100ml自来水加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为215mPa·s；取100ml人造海水，加入1g液体羟丙基瓜尔胶，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为219mPa·s。

实施例5

称取柴油40g倒入容器内，搅拌状态下加入香豆胶50g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）1.0g，硬脂酸0.5g。取7.9g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.5g CTAB，溶解充分后快速搅拌下缓慢加入0.1g聚酯纤维。将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量55%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170s-粘度为69mPa·s。取100ml自来水加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为168mPa·s；取100ml人造海水，加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为173mPa·s。

实施例6

称取柴油30g倒入容器内，搅拌状态下加入香豆胶50g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）1.0g，硬脂酸1.0g。取17.0g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.1g CTAB，溶解充分后快速搅拌下缓慢加入0.5g聚酯纤维。将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量55%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170s-粘度为89mPa·s。取100ml自来水加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为178mPa·s；取一定量的人造海水，加入1%液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为186mPa·s。

实施例7：

称取柴油40g倒入容器内，搅拌状态下加入羟丙基瓜尔胶45g，氯仿-丙酮（1:3的体积比混合溶液）3g，硬脂酸1.5g。取10.0g蒸馏水，搅拌状态下溶解0.5g CTAB，溶解充分5将制备好的水溶液缓慢倒入搅拌状态的有机溶液中，完成配制有效物含量45%的液体羟丙基瓜尔胶体系。用室温六速粘度仪测得170^s-粘度为75mPa·s。取100ml自来水加入1g液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为158mPa·s；取一定量的人造海水，加入1%液体羟丙基瓜尔胶体系，800r/min搅拌3分钟，六速粘度仪测170s-粘度为146mPa·s。

实施例8

对实施例1-7中的液体羟丙基瓜尔胶体系的悬浮稳定性进行测试。结果见表1。

表1

从表1中可以看出，根据本发明提供的液体羟丙基瓜尔胶体系具有非常好的悬浮稳定性。即使长时间静置，所述体系仍然能够保持相对稳定或变化很小，具有宽广的应用前景。

由上述实施例数据可以得知，根据本发明提供的液体稠化剂体系，其配制容易，用于配制压裂液时，溶胀迅速（如3min），能够配制具有较高粘度的压裂液。所述液体稠化剂体系对配制用水的要求低，无论是用自来水还是海水，都能是指快速配制，且粘度高。根据本发明提供的液体稠化剂体系具有非常高的悬浮稳定性，能够长时期存储。根据本发明提供的液体稠化剂体系具有宽广的应用前景。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (7)

1.一种液体稠化剂体系，包括有机溶剂、植物胶增稠剂、有机增溶剂、乳化剂、润湿剂、悬浮稳定剂和水；其中，所述乳化剂选自山梨糖醇酐油酸酯、硬脂酸、烷基苯磺酸钙或烷基磺酸钙；所述润湿剂为季铵盐类表面活性剂；基于所述液体稠化剂体系的总重量，所述有机溶剂的量为30-60wt%，所述植物胶增稠剂的量为35-60wt%，有机增溶剂的量为1-3wt%，乳化剂的量为0.5-5wt%，所述润湿剂的量为0.1-0.5wt%，悬浮剂稳定剂的量为0.1-0.5wt%，余量为水；所述有机溶剂选自柴油或白油；所述有机增溶剂为氯仿-酮混合溶液；所述悬浮稳定剂选自玻璃纤维悬浮稳定剂、聚酯纤维悬浮稳定剂或碳化纤维悬浮稳定剂。

2.根据权利要求1所述的体系，其特征在于，基于所述液体稠化剂体系的总重量，所述有机溶剂的量为40-50wt%；所述植物胶增稠剂的量为45-55wt%。

3.根据权利要求1所述的体系，其特征在于，所述植物胶增稠剂选自瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、香豆胶、羧甲基瓜尔胶或羧甲基羟丙基瓜尔胶。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的体系，其特征在于，所述有机增溶剂为氯仿-丙酮混合溶液。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的体系，其特征在于，所述润湿剂为烷基三甲基溴化铵。

6.一种压裂液，包括：水和权利要求1-5中任意一项所述的液体稠化剂体系。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的稠化剂体系或权利要求6所述的压裂液在油田开采中的应用。