一種含微生物多糖威蘭膠的壓裂液及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液及其制備方法涉及一種常規(guī)和非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂使用的工作液組成以及這種工作液的制備方法，屬于石油化工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，由原膠液和交聯(lián)劑組成，其特征在于原膠液中含有威蘭膠，威蘭膠在原膠液中所占的質(zhì)量百分含量為0.1～0.7%。該壓裂液在120℃，170s-1下的粘度大于50mPa.s，以滿足120℃以下油氣井壓裂需求。本發(fā)明使用了微生物多糖威蘭膠后具有溶解性好，性能穩(wěn)定，配液簡(jiǎn)單且質(zhì)量高的特點(diǎn)。徹底解決瓜爾膠固體粉末易吸潮結(jié)塊，現(xiàn)場(chǎng)配液溶脹時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種含微生物多糖威蘭膠的壓裂液及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種常規(guī)和非常規(guī)儲(chǔ)層壓裂使用的工作液組成以及這種工作液的制 備方法，屬于石油化工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 低滲和特低滲透油氣藏開(kāi)發(fā)難度很大。壓裂是開(kāi)發(fā)低滲特低滲透油氣藏的主要手 段之一。
[0003] 壓裂液是壓裂改造過(guò)程中的工作液，它起著傳遞壓力、形成裂縫和攜帶支撐劑進(jìn) 入裂縫的作用，在壓裂完成后，依靠化學(xué)分解或破膠將壓裂液粘度降低并返排到地面。壓裂 液性能直接關(guān)系到壓裂施工效果，其性能的改進(jìn)一直是人們致力研究的課題。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使用的壓裂液體系主要以水基壓裂液為主，其中水基瓜膠壓裂 液因具有性能好、成本低，施工方便、易于處理等優(yōu)點(diǎn)而被現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用。水基壓裂液按照 增稠劑類(lèi)型分：（1)植物膠及其改性產(chǎn)品：瓜爾膠、田箐膠、香豆膠及其改性；（2)微生物增 稠劑如：黃原膠等多糖物；（3)聚合物類(lèi)：聚丙烯酰胺以及改性物。增稠劑成本低、增稠效率 高、低殘?jiān)铱缮锝到獾热匀皇俏磥?lái)發(fā)展方向。
[0005] 威蘭膠是美國(guó)C. P. Kelco公司于20世紀(jì)80年代繼黃原膠、結(jié)冷膠之后開(kāi)發(fā)的具 有市場(chǎng)應(yīng)用前景的微生物胞外多糖之一。威蘭膠是產(chǎn)堿桿菌Alcaligenes sp. (ATCC31555) 分泌的胞外多糖，它的結(jié)構(gòu)骨架：D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖和L-鼠李糖四糖重復(fù) 單元主鏈構(gòu)成，側(cè)鏈?zhǔn)谴蠹s每隔四個(gè)單元有一個(gè)L-鼠李糖或L-甘露糖以α- (1，3)葡萄 糖的2為碳上連有乙酰基。威蘭膠是一種水溶性胞外多糖，屬于典型的擬塑性流體，其表觀 粘度隨著剪切速率的增加而減小，流動(dòng)曲線為凸向剪切應(yīng)力軸曲線。威蘭膠與其他同類(lèi)產(chǎn) 品相比，具有良好的增稠性、懸浮性、乳化性以及優(yōu)良的剪切稀釋性，并且具有耐高溫、耐酸 堿、耐鹽性能，這些性能在石油開(kāi)采引用中顯得非常重要。威蘭膠在石油工業(yè)中的主要用途 是為了固體傳送和固體懸浮提供有效的粘度。由于威蘭膠具有高度的假塑性，因此在高速 轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆頭部位粘度很小，大大減少了動(dòng)力和能耗，在相對(duì)靜止的鉆孔部位卻保持高粘度、 起到防止井壁坍塌的作用。威蘭膠還是一種新型的驅(qū)油劑，用于油井的三次采油，提高采油 率。
[0006] 微生物多糖包括某些細(xì)菌、真菌和藍(lán)藻類(lèi)產(chǎn)生的多糖，許多微生物在生長(zhǎng)代謝過(guò) 程中，在不同的外部條件下都能產(chǎn)生一定量的各種多糖，微生物多糖因其安全無(wú)毒且具有 獨(dú)特的理化性質(zhì)而受關(guān)注，且與植物膠體相比，微生物多糖的生產(chǎn)與瓜爾膠、田箐膠等植物 膠體相比受地理環(huán)境、氣候、自然災(zāi)害等因素影響較小，產(chǎn)量和質(zhì)量都很穩(wěn)定。微生物胞外 多糖是某些微生物在各種碳源生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的、存在于發(fā)酵培養(yǎng)基中的可溶性或不可溶 性多糖、胞外多糖易與菌體分離，可通過(guò)深層發(fā)酵實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前，已經(jīng)進(jìn)行工業(yè)化 生產(chǎn)的微生物多糖有黃原膠、結(jié)冷膠、右旋葡聚糖、普魯蘭等。這些物質(zhì)在食品、混凝土作增 稠劑和穩(wěn)定劑應(yīng)用較多。
[0007] 到目前為止，美國(guó)麥克公司已在中國(guó)申請(qǐng)了"快速水花威蘭膠"技術(shù) (CN1067268A) ;Encana Co在加拿大申請(qǐng)了"威蘭膠在新型采油系統(tǒng)中的應(yīng)用" (CA2592717);江南大學(xué)申請(qǐng)了"一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法"（CN101275154B);"一 種從威蘭膠發(fā)酵液中高效分離提取威蘭膠的方法"（CN101942491A);賈薇等進(jìn)行了"一種新 型微生物多糖流變學(xué)初探"研究；徐龍對(duì)"威蘭膠水溶液的流變性"進(jìn)行了研究；吉武科對(duì) "新型微生物胞外多糖-威蘭膠的研究進(jìn)展"進(jìn)行綜述。
[0008] 綜上所述，目前在國(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)利和文章中將威蘭膠應(yīng)用在壓裂液制備方法中未 見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于利用微生物多糖自然增稠，自然降解以及優(yōu)良的流變等特性提 供一種含微生物多糖威蘭膠的壓裂液。該壓裂液具有耐鹽、耐高以及對(duì)地層傷害低等特點(diǎn)， 能滿足不同油氣儲(chǔ)層的壓裂改造需要，為水力壓裂提供了 一種新壓裂液體系。
[0010] 本發(fā)明還提供了上述含威蘭膠壓裂液的制備方法。
[0011] 本發(fā)明所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，由原膠液和交聯(lián)劑組成，其特征在 于原膠液中含有威蘭膠，威蘭膠在原膠液中所占的質(zhì)量百分含量為0. 1?0. 7%。
[0012] 優(yōu)選地，所述的原膠液是由以下質(zhì)量百分含量的成分組成： 威蘭膠 0. 1?0. 7%， 殺菌劑 0· 05?0· 1%， 粘土穩(wěn)定劑 0. 1?0. 4%， 破乳劑 0· 2?0· 4%， 助排劑 0· 2?0· 4%， pH調(diào)節(jié)劑 0· 05?0· 1%， 其余為水。
[0013] 更優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑為無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑。
[0014] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的原膠液與無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100:5?10。
[0015] 或者更優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑為有機(jī)硼交聯(lián)劑。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的原膠液與有機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100:0. 2?0. 5。
[0017] 本發(fā)明所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液的制備方法，包括以下步驟： (1) 在攪拌情況下，向水中依此加入殺菌劑0. 05?0. 1%，粘土穩(wěn)定劑0. 1?0. 4%，破乳 劑(λ 2?0· 4%，助排劑(λ 2?(λ 4%和pH調(diào)節(jié)劑(λ 05?(λ 1% (如碳酸鈉或氫氧化鈉)，攪 拌5min后再加入0. 1?0. 7%威蘭膠即可得到原膠溶； (2) 向原膠液中加入交聯(lián)劑，原膠液和交聯(lián)劑的體積比為100 :0. 2?10,攪拌l-5min 即得所述的壓裂液。
[0018] 更優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑為無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液與無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為 100:5 ?10。
[0019] 或者更優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑為有機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液與有機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比 為 100:0. 2 ?0· 5。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 1、本發(fā)明的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液的制備方法，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在微生物多糖威 蘭膠壓裂液技術(shù)制備空白。
[0021] 2、本發(fā)明使用了微生物多糖威蘭膠后具有溶解性好，性能穩(wěn)定，配液簡(jiǎn)單且質(zhì)量 高的特點(diǎn)。徹底解決瓜爾膠固體粉末易吸潮結(jié)塊，現(xiàn)場(chǎng)配液溶脹時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。
[0022] 3、本發(fā)明使用的微生物多糖威蘭膠在水中溶解性好，因此現(xiàn)場(chǎng)配制壓裂液時(shí)間顯 著縮短。
[0023] 4、本發(fā)明使用的微生物多糖威蘭膠與壓裂液添加劑之間配伍性良好； 5、本發(fā)明所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液耐溫能力強(qiáng)，可滿足油藏溫度在120°C 范圍。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為實(shí)施例1制得的壓裂液的粘溫曲線圖。
[0025] 圖2為實(shí)施例2和3制得的壓裂液的抗剪性能圖。
[0026] 圖3為實(shí)施例4和5制得的壓裂液的抗剪性能圖。
[0027] 圖4為兩種壓裂液抗剪性能比較圖。
[0028] 圖5為兩種壓裂液粘溫性能比較圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下通過(guò)給出的具體實(shí)施例進(jìn)一步清楚的說(shuō)明本發(fā)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限 定。
[0030] 實(shí)施例1 (1) 在攪拌情況下，向97. 9Kg水中依此加入殺菌劑0. lKg，粘土穩(wěn)定劑0. 4Kg，破乳劑 0. 4Kg，助排劑0. 4Kg和pH調(diào)節(jié)劑0. lKg，攪拌5min后再加入0. 7Kg威蘭膠即可得到原膠 溶； (2) 向22. 5g水中加入50g硼酸、2g乳酸和20g甲醇，60°C下攪拌60min后得到A組 分；B組分：向2. 5g水中加入5g三乙醇胺得到B組分；將A和B混合均勻得到有機(jī)硼交 聯(lián)劑。
[0031] (3)向原膠液中加入有機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液和有機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100 :0. 5， 攪拌5min即得所述的壓裂液。該壓裂液的抗溫性能見(jiàn)圖1。
[0032] 如圖所示，該壓裂液在170s_1下，120°C時(shí)壓裂液粘度大于50mPa. s。
[0033] 實(shí)施例2 (1) 在攪拌情況下，向99. lKg水中依此加入殺菌劑0. 05 Kg，粘土穩(wěn)定劑0. 1 Kg，破乳 劑0.2 Kg，助排劑0.2 Kg和pH調(diào)節(jié)劑0.05 Kg，攪拌5min后再加入0.3 Kg威蘭膠即可得 到原膠溶； (2) 向22. 5g水中加入50g硼酸、2g葡萄糖和20g甲醇，60°C下攪拌60min后得到A 組分；B組分：向2. 5g水中加入5g三乙醇胺得到B組分；將A和B混合均勻得到有機(jī)硼 交聯(lián)劑。
[0034] (3)向原膠液中加入有機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液和有機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100 :0. 2， 攪拌lmin即得所述的壓裂液。該壓裂液的剪切性能見(jiàn)圖2。
[0035] 該壓裂液在70°C，17084下，連續(xù)剪切60min后壓裂液粘度在120mPa. s。
[0036] 實(shí)施例3 (1) 在攪拌情況下，向98. 7Kg水中依此加入殺菌劑0. 07Kg，粘土穩(wěn)定劑0. 3Kg，破乳劑 0. 3Kg，助排劑0. 3Kg和pH調(diào)節(jié)劑0. 07 Kg，攪拌5min后再加入0. 26Kg威蘭膠即可得到原 膠溶； (2) 向22. 5g水中加入50g硼酸、2g乳酸和20g 丁醇，60°C下攪拌60min后得到A組 分；B組分：向2. 5g水中加入5g三乙醇胺得到B組分；將A和B混合均勻得到有機(jī)硼交 聯(lián)劑。
[0037] (3)向原膠液中加入有機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液和有機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100 :0. 3 -0. 5,攪拌3min即得所述的壓裂液。該壓裂液的剪切性能見(jiàn)圖2。
[0038] 上述壓裂液，當(dāng)交聯(lián)比在100 :0. 3和100 :0. 5時(shí)，在70°C，170s_1下，連續(xù)剪切 60min后壓裂液粘度分別為150mPa. s和200mPa. s。
[0039] 實(shí)施例4 (1) 在攪拌情況下，向98. 2Kg水中依此加入殺菌劑0. lKg，粘土穩(wěn)定劑0. 4Kg，破乳劑 0. 4Kg，助排劑0. 4Kg和pH調(diào)節(jié)劑0. lKg，攪拌5min后再加入0. 4Kg威蘭膠即可得到原膠 溶； (2) 向原膠液中加入1. 0%四硼酸鈉水溶液，原膠液和1. 0%四硼酸鈉水溶液的體積比為 100 :5,攪拌5min即得所述的壓裂液。該壓裂液的剪切性能見(jiàn)圖3。
[0040] 該壓裂液在70°C，170s-1下，連續(xù)剪切60min后壓裂液粘度在45mPa. s。
[0041] 實(shí)施例5 (1) 在攪拌情況下，向98. 2Kg水中依此加入殺菌劑0. lKg，粘土穩(wěn)定劑0. 4Kg，破乳劑 0. 4Kg，助排劑0. 4Kg和pH調(diào)節(jié)劑0. lKg，攪拌5min后再加入0. 4Kg威蘭膠即可得到原膠 溶； (2) 向原膠液中加入1. 0%四硼酸鈉水溶液，原膠液和1. 0%四硼酸鈉水溶液的體積比為 100 :1〇,攪拌5min即得所述的壓裂液。該壓裂液的剪切性能見(jiàn)圖3。
[0042] 由圖3可知，該壓裂液在70°C，HOs4下，連續(xù)剪切60min后壓裂液粘度在210mPa. So
[0043] 實(shí)施例6 在70°C，170(1的條件下，使用1%的無(wú)機(jī)交聯(lián)劑分別對(duì)0. 3%瓜爾膠壓裂液和實(shí)施例3 制得的威蘭膠壓裂液剪切測(cè)試，結(jié)果如圖4所示。同時(shí)在30?90°C，ΠΟ?Γ1的條件下，分別 對(duì)上述兩種壓裂液粘溫性能測(cè)試，結(jié)果如圖5所示。
[0044] 由圖4可知，當(dāng)剪切溫度為70°C時(shí)，實(shí)施例3所述的壓裂液剪切后的粘度是經(jīng)同一 時(shí)間剪切后的瓜爾膠壓裂液的5. 5倍。
[0045] 由圖5可知，當(dāng)剪切溫度低于80°C時(shí)，本發(fā)明所述的壓裂液剪切后的粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于瓜爾膠壓裂液?？梢?jiàn)本發(fā)明所述的壓裂液完全可以滿足壓裂施工對(duì)粘度的要求。
[0046] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技 術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù) 方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，由原膠液和交聯(lián)劑組成，其特征在于原膠液中 含有威蘭膠，威蘭膠在原膠液中所占的質(zhì)量百分含量為0. 1?0. 7%。
2. 如權(quán)利要求1所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，其特征在于所述的原膠液是由 以下質(zhì)量百分含量的成分組成： 威蘭膠 0. 1?0. 7%， 殺菌劑 0· 05?0· 1%， 粘土穩(wěn)定劑 0. 1?0. 4%， 破乳劑 0· 2?0· 4%， 助排劑 0· 2?0· 4%， pH調(diào)節(jié)劑 0· 05?0· 1%， 其余為水。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，其特征在于所述的交聯(lián)劑 為無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，其特征在于所述的原膠液與無(wú) 機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100:5?10。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，其特征在于所述的交聯(lián)劑 為有機(jī)硼交聯(lián)劑。
6. 如權(quán)利要求5所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液，其特征在于所述的原膠液與有 機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100:0. 2?0. 5。
7. 如權(quán)利要求2所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液的制備方法，其特征在于包括以 下步驟： (1) 在攪拌情況下，向水中依此加入殺菌劑0. 05?0. 1%，粘土穩(wěn)定劑0. 1?0. 4%，破乳 劑0. 2?0. 4%，助排劑0. 2?0. 4%和pH調(diào)節(jié)劑0. 05?0. 1%，攪拌5min后再加入0. 1? 0. 7%威蘭膠即可得到原膠溶； (2) 向原膠液中加入交聯(lián)劑，原膠液和交聯(lián)劑的體積比為100 :0. 2?10,攪拌l-5min 即得所述的壓裂液。
8. 如權(quán)利要求7所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液的制備方法，其特征在于所述的 交聯(lián)劑為無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液與無(wú)機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100:5?10。
9. 如權(quán)利要求7所述的含微生物多糖威蘭膠的壓裂液的制備方法，其特征在于所述的 交聯(lián)劑為有機(jī)硼交聯(lián)劑，原膠液與有機(jī)硼交聯(lián)劑的體積比為100:0. 2?0. 5。
【文檔編號(hào)】C09K8/68GK104194764SQ201410426737
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】何靜, 王成達(dá), 王滿學(xué), 吳金橋, 李世強(qiáng), 展轉(zhuǎn)盈, 吳春燕, 劉超, 房鑫 申請(qǐng)人:陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院