[發明專利]使水基壓裂液中的支撐劑在輸送過程中不沉降的方法

在審

• 申請號: 201610255104.6
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105670597A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 任山;寇將;張邵彬;唐朝鈞;康毅
• 申請（專利權）人: 成都勞恩普斯科技有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C09K8/70
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

技術領域

本發明涉及油氣井地層裂縫壓裂液，具體說，是一種使水基壓裂液中的支撐劑在輸送過程中不沉降的方法。

背景技術

水力壓裂需要使用特殊的液體，其目的是要在輸送支撐劑的同時，制造合適的裂縫尺寸，壓裂液的關鍵是將支撐劑由井筒經孔眼攜帶到裂縫前沿指定位置，因此壓裂液攜帶支撐劑能力是其基本要求。影響壓裂液的支撐劑輸送能力是非常復雜的，粘度、流速、支撐劑濃度和密度等，都影響支撐劑的沉降速度。大多數壓裂液是非牛頓流體，液體的粘度隨剪切速率的增加而降低，而一般聚合物壓裂液體系，由于聚合物的特性，粘度會隨著溫度升高、剪切時間延長而降低，這使得支撐劑在裂縫中的輸送變得非常困難，支撐劑沉降堆積，影響了它在裂縫中的鋪置，降低了油氣產量。

為使支撐劑在裂縫中均勻鋪置，不少人做了很多嘗試，主要研究方向是從支撐劑密度著手，如超低密度壓裂液；自懸浮支撐劑，支撐劑傳輸改性劑等。但都沒有徹底解決支撐劑沉降問題。

發明內容

本發明的目的，是提供一種使水基壓裂液中的支撐劑在輸送過程中不沉降的方法，其技術解決方案是：

使水基壓裂液中的支撐劑在輸送過程中不沉降的方法，所述水基壓裂液用于地層溫度大于40℃的油氣井裂縫壓裂及支撐，該水基壓裂液含有：

做為基質的水；

做為稠化劑的聚丙烯酰胺類聚合物；

做為裂縫支撐介質的支撐劑；

所述聚丙烯酰胺類聚合物在在水溶液中的濃度超過臨界締和濃度，發生分子間的締和效應，形成空間網絡結構，成為攜帶支撐劑的直接載體，本方法的特征在于，通過增強空間網絡結構的強度，使空間網絡結構在輸送支撐劑的過程中不會被破壞，支撐劑在液體中不沉降，始終保持懸浮狀態；

所述增強空間網絡結構的強度的技術措施是，用交聯劑與聚丙烯酰胺類聚合物交聯，所述交聯劑包括交聯劑A和交聯劑B，其中，交聯劑A是一種有機鋯交聯劑，交聯劑B是常規交聯劑；所述交聯劑B與聚丙烯酰胺類聚合物物理交聯，交聯劑B中的表面活性劑疏水基團與聚合物的疏水基團發生疏水效應，增強了體系的空間網絡結構強度；所述交聯劑A與聚丙烯酰胺類聚合物化學交聯，有機鋯在溶液中發生水合、水解和羥橋作用形成多核羥橋絡離子，與聚合物的酰胺基團發生交聯反應，進一步增強空間網絡結構的強度。

所述聚丙烯酰胺類聚合物選用分子量500-800w的陰離子型聚丙烯酰胺類聚合物。

所述有機鋯交聯劑用如下質量份的組分制成：

去離子水：36-72份；

三氯化鋯：3-28份；

乙二醇：12-30份；

乳酸：5-15份；

氯化鈉：0.1-0.5份；

氯化銨：0.01-0.03份；

該有機鋯交聯劑按如下步驟制備：

1）將去離子水升溫到50-90℃，依次加入三氯化鋯、氯化鈉、氯化銨，以20-40轉/min的速度攪拌，得到透明液體A；

2）在透明液體A中加入乙二醇，以20-40轉/min的速度攪拌，得到透明液體B；

3）在透明液體B再加入乳酸，進行反應，并滴入堿液將pH值調節到4-8；

4）恒溫反應45min-480min，得到無色透明的有機鋯交聯劑。

所述常規交聯劑是烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種。

所述支撐劑是石英砂、陶粒、長青石、玻璃球、金屬球中的一種。

本發明的有益效果：

本發明打破本領域技術人員常規思維的禁錮，獨辟蹊徑，創造性地提出了通過增強聚合物空間網絡結構強度，避免其被破壞，從而達到支撐劑在輸送過程中不沉降的目的這一理念，并找到了實現目的的具體技術手段，運用這些技術手段，使得支撐劑在裂縫中的輸送變得容易，鋪置更加均勻，尤其適合地層溫度40-150℃、中低滲透油氣藏的油氣井，最顯著的特點在模擬地層溫度及動態剪切條件下，聚合物空間網絡結構不會被破壞，支撐劑沉降速度幾近于零，在輸送過程中始終保持懸浮狀態，從而可以大幅度減少支撐劑和液體用量，改善支撐劑鋪置剖面，提高有效縫長，大幅度增加油氣產量。

附圖說明

圖1是聚丙烯酰胺類聚合物締和后形成的空間網絡結構顯微圖

圖2是物理交聯后空間網絡結構顯微圖

圖3是物理交聯+化學交聯后空間網絡結構顯微圖

圖4是有機鋯交聯劑實施例1的效果圖

圖5是有機鋯交聯劑實施例2的效果圖

圖6是有機鋯交聯劑實施例3的效果圖