[發(fā)明專利]一種疏水性基團(tuán)接枝改性的瓜膠壓裂液凍膠

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910088721.1
• 申請(qǐng)日: 2009-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN101633840A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐敏杰;胥云;崔明月;管保山;劉萍;楊艷麗;雷群;丁云宏;蔣廷學(xué);蔣建方;楊振周;王麗偉;許志赫;梁利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): C09K8/68
• 分類號(hào): C09K8/68;C08B37/18
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 謝小延

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種疏水性基團(tuán)接枝改性的瓜膠壓裂液凍膠，用于勘探開發(fā)中的水力壓裂增產(chǎn)改造中的工作液體低濃度瓜膠壓裂液凍膠。?

背景技術(shù)

油氣從地層中順利產(chǎn)出依賴許多因素。這些烴類物質(zhì)通常必須從低滲透的基質(zhì)滲流到井底。然而，目前大多數(shù)勘探開發(fā)的地層是低滲透儲(chǔ)層，產(chǎn)量較低，必須通過壓裂酸化改造才能達(dá)到工業(yè)開采的價(jià)值。另一方面由于在鉆井過程中鉆井液在井眼附近對(duì)儲(chǔ)層造成污染，導(dǎo)致產(chǎn)量低于儲(chǔ)層的真實(shí)水平。水力壓裂就是提高油氣產(chǎn)量的一種方案措施。?

在壓裂過程中，必須使用粘彈性的壓裂液把支撐劑由地面攜帶進(jìn)入地下人工裂縫中。壓裂液通過井筒注入井底，其注入速率和壓力足以壓開地層或使地層誘導(dǎo)產(chǎn)生人工裂縫。一旦裂縫啟開，支撐劑，例如石英砂或者陶粒，在地面就被加到交聯(lián)的壓裂液凍膠中，形成含砂流體。這些含砂流體連續(xù)注入到已經(jīng)張開的裂縫中，使得裂縫被支撐或延伸。當(dāng)設(shè)計(jì)所需量的支撐劑全部進(jìn)入地層后，就停止泵送液體，進(jìn)入關(guān)井階段。然后，開井，返排出一部分液體和烴類。這樣烴類就可以沿著支撐裂縫而不是地層基質(zhì)流到井底，所以壓裂過程可以高效提高產(chǎn)量。?

壓裂增產(chǎn)的效果部分依賴于壓裂液的性能優(yōu)劣。在施工過程中壓裂液必須具有足夠的高粘度以保證順利攜砂和盡量減少液體濾失到地層中。把聚合物溶解在溶劑中就可以形成壓裂液。一般來說，溶劑是水或者含有一些添加劑的水溶液，從而賦予壓裂液具有防止粘土膨脹或者微粒在地層基質(zhì)中運(yùn)移的能力。壓裂液凍膠通常由水溶性的聚合物、交聯(lián)劑、破膠劑和其它添加劑例如表面活性劑(防止水鎖和乳化)組成。?

通常情況下，目前所使用的水溶性聚合物是瓜膠或瓜膠衍生物。這些衍生物通常是羥丙基瓜膠(HPG)、羧甲基瓜膠(CMG)和羧甲基羥丙基瓜膠(CMHPG)。也有使用羥乙基纖維素(HEC)和羧甲基羥丙基纖維素，但由于價(jià)格原因，使用范圍有限。另外，生物聚合物如黃原膠也在個(gè)別場(chǎng)合下使用。聚合物的使用濃度通常?在0.24～0.72％，其水溶液的粘度在大多數(shù)情況下不符合壓裂液的要求，例如通常使用的0.48％聚合物所對(duì)應(yīng)的水溶液粘度在511S^-1下不到50mPa·S。單純依靠增加聚合物濃度來提高液體的粘度在經(jīng)濟(jì)上不合算的。所以，必須通過交聯(lián)劑形成凍膠來增強(qiáng)聚合物水溶液的粘度。典型的交聯(lián)劑含有鈦、鋯或硼離子。這些金屬離子通過聚合物分子鏈之間的連接而起作用。因?yàn)榫酆衔锓肿哟笮≈笖?shù)性地影響水溶液的粘度，所以通過對(duì)聚合物的分子之間的交聯(lián)可以極大地提高其分子尺寸和水溶液的粘度。?

在一定溫度、一定剪切時(shí)間內(nèi)，如要得到符合要求的壓裂液粘度，聚合物濃度是相當(dāng)關(guān)鍵的影響因素。在處理高溫地層時(shí)，在泵送過程中為了提高已經(jīng)進(jìn)入地層人工裂縫中的攜砂凍膠的穩(wěn)定性，通常提高聚合物的使用濃度。例如，井溫超過177℃時(shí)，聚合物的使用濃度一般提高到0.72％。而高濃度的聚合物在泵注過程中產(chǎn)生極大的摩阻，降低泵效，而且增加聚合物水溶液配制難度。另外，濃縮的高濃度聚合物交聯(lián)凍膠對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的傷害也是巨大的，在破膠無效的情況下，能封堵支撐裂縫。在另外一個(gè)極端條件下，當(dāng)聚合物的使用濃度低于0.25％，得不到有用的壓裂凍膠。實(shí)際上，當(dāng)交聯(lián)劑加到這些低濃度聚合物的水溶液中，粘度不但不增加，而且還會(huì)引起聚合物的沉淀。?

在2000年1月25日公布的美國(guó)專利6017855、2002年5月7日公布的美國(guó)專利6383990中，發(fā)明人介紹了可以低濃度使用的CMG和CMHPG，這類瓜膠的使用濃度可以降低到0.12％，該專利發(fā)明人把他們使用的瓜膠稱為high?yielding?polymer，并沒有公開這種瓜膠的分子結(jié)構(gòu)特征和如何化學(xué)改性的。在該專利詳細(xì)說明中，特別強(qiáng)調(diào)含8.5％ZrO₂乳酸鋯作為匹配交聯(lián)劑的有效性，在權(quán)利要求中繼續(xù)強(qiáng)調(diào)乳酸鋯、羥基乙酸鋯和乳酸三乙醇胺鋯是與這類high?yielding瓜膠相配套使用的交聯(lián)劑。?

在2003年11月18日公布的美國(guó)專利6649572中，發(fā)明人繼續(xù)闡述這種highyielding?polymer壓裂液凍膠是如何使用的，明確指出壓裂液使用的最佳條件是pH3.5～9，所用的交聯(lián)劑是乳酸鋯、羥基乙酸鋯和乳酸三乙醇胺鋯。?