[發明專利]改性韋蘭膠及其制備方法和水基壓裂液組合物及水基壓裂液

有效

• 申請號: 201810478579.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN110498867B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 祝綸宇;劉希;胡曉娜;楊金彪;方昭;伊卓
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08B37/00
• 分類號: C08B37/00;C09K8/68
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及石油開采領域，具體地，涉及一種水基壓裂液組合物和水基壓裂液。該水基壓裂液組合物含有增稠劑、交聯劑、壓裂助劑和水，其特征在于，所述增稠劑為檸檬酸改性的韋蘭膠。該水基壓裂液由如上所述的壓裂液組合物通過以下步驟配制得到：將所述增稠劑、壓裂助劑和水混合，得到基液；將所述基液與交聯劑混合，形成所述水基壓裂液。本發明的水基壓裂液組合物在配制所述水基壓裂液時，檸檬酸改性的韋蘭膠和交聯劑能發生交聯反應形成剪切黏度(80℃@170s^?1，90min)保持在80mPa·s以上的凍膠體系，優于Q/SH 0351?2010《水基壓裂用交聯劑技術要求》的行業標準，符合壓裂現場施工要求。

技術領域

本發明涉及石油開采領域，具體地，涉及一種改性韋蘭膠及其制備方法和一種水基壓裂液組合物及水基壓裂液。

背景技術

自上世紀中葉以來，水力壓裂技術一直是國內外油氣開發中的主要增產技術。進入新世紀后，水力壓裂技術作為致密砂巖油氣、煤層氣和頁巖油氣等非常規資源開發的關鍵技術，更是受到高度重視。其中，以瓜爾膠為代表的植物膠及其衍生物是水基壓裂液系統中最主要的增稠劑，占總使用量的90％以上。但是，瓜爾膠等種植類產品受地域及氣候影響顯著，投機性強，價格波動大，嚴重影響油企的正常生產經營。

微生物膠是一種質量和產量相對穩定、生產和使用過程綠色環保的新型微生物代謝多糖。其中的韋蘭膠是產堿桿菌以碳水化合物為主要原料，通過發酵產生的胞外雜多糖。韋蘭膠流變性能好，并且成本較低、來源不受氣候及地理環境影響、質量穩定，是目前可供選擇的較理想的瓜膠替代產品。

然而，韋蘭膠自身粘度不高，且韋蘭膠分子結構由甘露糖、葡萄糖和鼠李糖構成，甘露糖、葡萄糖和鼠李糖的摩爾比為1∶2∶2，這使得其順式羥基比例僅為瓜爾膠的三分之一，并且還有高比例的疏水基團，這導致韋蘭膠溶解速度慢、成膠性能極差，其只能被認為在理論上能進行交聯，由于其交聯非常困難，在壓裂領域，通常將韋蘭膠視為不可交聯的聚合物，更沒有見到與之結合的交聯-增粘體系。所以，如何提高韋蘭膠溶解速率和粘度，從而提高交聯增黏，是微生物膠應用于水力壓裂的核心問題。

發明內容

本發明的發明人在研究中發現，使用檸檬酸對韋蘭膠進行改性，能夠有效增加韋蘭膠的粘度和水溶性，并將檸檬酸改性后的韋蘭膠作為增稠劑與交聯劑、壓裂助劑和水配合使用，能夠有效的實現韋蘭膠的交聯增稠，形成韋蘭膠壓裂液凍膠體系。基于該發現，提出本發明。

根據本發明的第一方面，提供一種改性韋蘭膠的制備方法，該方法包括：在有機溶劑和相轉移催化劑的存在下，將韋蘭膠與檸檬酸接觸反應，以得到檸檬酸改性的韋蘭膠。

根據本發明的第二方面，提供如上所述的制備方法制備得到的改性韋蘭膠。

根據本發明的第三方面，提供一種水基壓裂液組合物，該水基壓裂液組合物含有增稠劑、交聯劑、壓裂助劑和水，其中，所述增稠劑如上所述的改性韋蘭膠。

根據本發明的第四方面，提供一種水基壓裂液，該水基壓裂液由本發明第一方面所述的水基壓裂液組合物通過以下步驟配制得到：

1)將所述增稠劑、壓裂助劑和水混合，得到基液；

2)將所述基液與交聯劑混合，形成所述水基壓裂液。

本發明方法制備得到的改性韋蘭膠，解決了韋蘭膠水溶性不好的問題，同時明顯增強了其粘度，粘度相比未改性的韋蘭膠粘度增加。且本發明的水基壓裂液組合物在配制所述水基壓裂液時，檸檬酸改性的韋蘭膠和交聯劑能發生交聯反應形成剪切黏度(80℃@170s^-1，90min)保持在80mPa·s以上的凍膠體系，優于Q/SH 0351-2010《水基壓裂用交聯劑技術要求》的行業標準(90min剪切黏度大于50mPa.s)，符合壓裂現場施工要求，而且，本發明的壓裂液體系可代替以瓜爾膠為增稠劑的壓裂液體系，與后者相比，本發明的壓裂液體系因采用韋蘭膠還具有產量相對穩定(來源不受氣候及地理環境影響、質量穩定)和成本低的特點。