一種生物酶壓裂清潔劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生物酶壓裂清潔劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油工業(yè)領(lǐng)域所使用的植物膠主要是半乳甘露聚糖（Poly-galactomannan, PGM)類多糖及其衍生物。半乳甘露聚糖是一種包含了甘露糖主鏈與半乳糖側(cè)鏈 的多糖，更準(zhǔn)確的一點(diǎn)來說，半乳甘露聚糖是由線狀連結(jié)的（1，4-3-D型甘露糖， 3 -1，4-D-mannopyranose)主鏈與連接到主鏈上的1，6- a -D型半乳糖的多糖，即1，6位連 結(jié)的a-D型批喃半乳糖（a-l，6-D_galactopyranose)側(cè)鏈。按照甘露糖與半乳糖的比 值，將半乳甘露聚糖種類按比值由小至大排列：香豆膠（Fenugreek gum),甘露糖比半乳糖 大約為1:1，胍膠（Guar gum)和田菁膠（Sesbania Gum),甘露糖比半乳糖大約為2:1，塔拉 膠（Tara gum),甘露糖比半乳糖大約為3:1，刺槐豆膠（Locust bean gum)或角豆膠（Carob gum)，甘露糖比半乳糖大約為4:1。胍膠來自一年生草本植物瓜兒豆的內(nèi)胚乳，將胚乳從種 子中分離出來粉碎，便制成胍膠粉。由于胍膠原粉水不溶物較高，對地層傷害較大，因此，需 對其進(jìn)行羥丙基化或羧甲基化改性，從而使其水不溶物含量大為降低，目前在我國大面積 進(jìn)行推廣應(yīng)用。田菁膠是國產(chǎn)植物膠中分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)最為接近胍膠的品種，由于田菁 的生長能適應(yīng)鹽、澇、瘠的自然環(huán)境，并具有綜合利用的價(jià)值，因而田菁膠資源能迅速開發(fā)。 大慶油田、勝利油田曾先后使用田菁膠進(jìn)行壓裂作業(yè)，后因水不溶物較高殘?jiān)^大而棄用。 香豆膠是國產(chǎn)植物膠中性能較為優(yōu)良的品種，因其分子鏈具有較大比例的半乳糖側(cè)鏈，所 以水溶速度、水溶膠粘度都較高。其水不溶物含量甚至低于進(jìn)口的胍膠，熱穩(wěn)定性也優(yōu)于其 他品種的植物膠。
[0003] 在石油天然氣開采領(lǐng)域，植物膠通常用作水力壓裂液的稠化劑，并與交聯(lián)劑(如有 機(jī)硼)、pH值調(diào)節(jié)劑、破膠劑等形成具有多種功能的黏彈性凍膠。植物膠中除水溶性的膠質(zhì) 組分外，還包括一些水不溶物組分，如來自植物細(xì)胞壁的纖維素和果膠類物質(zhì)。
[0004] 為了改進(jìn)植物膠的水溶性、溫度穩(wěn)定性，降低水不溶物含量，在上世紀(jì)70年代開 始對胍膠的化學(xué)改性，包括制備羥丙基胍膠（HPG)、羧甲基羥丙基胍膠（CMHPG)等，通過羥 丙基化或者羧甲羥丙基化使植物膠中的纖維素、果膠等轉(zhuǎn)化為可溶物，但該反應(yīng)轉(zhuǎn)一性較 差，植物膠中的半乳甘露聚糖同樣會(huì)發(fā)生該反應(yīng)，由于植物膠側(cè)鏈加成反應(yīng)造成的臨位順 式羥基結(jié)構(gòu)的破壞會(huì)一定程度影響植物膠稠化劑的增稠性能。因此，羥丙基化等反應(yīng)的 取代度多控制在〇. 3左右，反應(yīng)后得到的膠粉仍含有一定量的水不溶物。此外，在植物膠 的化學(xué)改性技術(shù)中，所使用的原料以及中間反應(yīng)過程需要大量有機(jī)溶劑的參與，其中，羥丙 基化、羥乙基化反應(yīng)所需的環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷是危險(xiǎn)的易爆品，極大增加了生產(chǎn)的安全風(fēng) 險(xiǎn)；合成反應(yīng)中還常常用到異丙醇等作為溶劑，反應(yīng)后要通過多次洗脫分離，不僅消耗能 源，而且處置不慎造成外排泄漏會(huì)造成巨大的環(huán)境隱患。片堿、冰醋酸等作為pH調(diào)節(jié)劑本 身也是潛在的環(huán)境污染物，同時(shí)，也一定程度的增加了生產(chǎn)成本。因此需要一種在溫和條件 下降低壓裂液中植物膠的水不溶物含量的清潔試劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有植物膠增稠劑水不溶物較高、對儲(chǔ)層傷害較大的特點(diǎn)，提供了一 種生物酶壓裂液清潔劑，可以選擇性去除膠液中的水不溶物。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的具體方案如下：
[0007] -種生物酶壓裂清潔劑，由纖維素酶、戊聚糖酶、果膠酶與水配制而成。
[0008] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，各成分含量如下：所述纖維素酶為10~20重 量％，戊聚糖酶為10~20重量％，果膠酶為10~20重量％，余量為水。
[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述纖維素酶優(yōu)選自諾維信Carezyme4500L、杰能 科 Promafast200、AB 酶 KRX-300、帝斯曼 DSM-HSP6000 和丹尼悅 Denpi 1166L 中的至少一種。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述戊聚糖酶優(yōu)選自諾維信Pentopan MonoBG2500F、杰能科 Laminex、AB 酶 Finase L、帝斯曼 DSM Bakerzyme6000 和丹尼悅 Denykeml500L中的至少一種。
[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述果膠酶優(yōu)選自諾維信Pectinl6000U、杰能科 P200、AB Pectina、帝斯曼 DSM Rapidasepress 和丹尼悅 Denykem PAP-4 中的至少一種。 [0012] 本發(fā)明還提供了一種壓裂液，包括如前所述生物酶壓裂清潔劑。
[0013] 所述壓裂液的制備方法，包括在壓裂液基液配制前，將該生物酶壓裂液清潔劑以 一定比例，優(yōu)選以0. 1%~0. 5%的體積比加入到配液水中，然后按配方要求加入壓裂液基液 的各類添加劑，如增稠劑、交聯(lián)劑、破乳劑、助排劑等，待成膠后作為壓裂液使用。
[0014] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述壓裂液基液的配方如下：氯化鉀1. 0~2. 0重 量％、植物膠0. 3~0. 4重量％、破乳劑0. 05~0. 2重量％和助排劑0. 05~0. 2重量％，余 量為水。
[0015] 所述植物膠可以為壓裂液領(lǐng)域常用的植物膠，如香豆膠、胍膠、田菁膠、塔拉膠、刺 槐豆膠和/或角豆膠。優(yōu)選為香豆膠，原因如下：香豆膠中的主要水不溶物為種子胚乳中殘 留的植物細(xì)胞壁，通過該復(fù)合生物酶進(jìn)行去除，達(dá)到降解香豆膠水不溶物的目的。同時(shí)，由 于香豆膠胚乳中細(xì)胞壁的水解和破壞，使得增黏過程膠質(zhì)釋放率得到了一定程度的提高， 最終大大改善了壓裂液的性能。
[0016] 所述破乳劑和助排劑為水基壓裂液領(lǐng)域通用的，與壓裂液的交聯(lián)和破膠過程無 關(guān)，主要是壓裂液返排的需要。典型的破乳劑如聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚、聚氧 乙烯十二烷基苯酚甲醛樹脂硫酸酯鈉鹽、聚氧乙烯烷基甲苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二 醇醚等，助排劑如全氟辛酸鈉、全氟辛酰乙撐胺基甲基二乙基碘化銨等。
[0017] 本發(fā)明提供了一種生物酶壓裂液清潔劑，是在壓裂液基液配制過程中，通過加入 復(fù)合生物酶液對植物膠膠粉中的水不溶物進(jìn)行降解和減量化，該過程在反應(yīng)時(shí)間上與植物 膠水化溶解時(shí)間重疊，不需要另行增加處理費(fèi)用和時(shí)間成本，無需對植物膠進(jìn)行特殊的改 性處理工藝，而能夠大大提高處理后的膠液性能，是一種非常安全、環(huán)保、高效的方法。
[0018] 與以生物酶作為破膠劑，即在壓裂液基液中加入交聯(lián)劑，形成凍膠后進(jìn)行破膠的 現(xiàn)有技術(shù)不同。本發(fā)明主要應(yīng)用于壓裂液基液的配制過程中，選取了特定的酶制劑，充分利 用了植物膠溶脹的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了降低植物膠水不溶物的目的。由于酶制劑只是對植物膠中 所含有的水不溶物組分進(jìn)行了選擇性的降解，因此不會(huì)影響植物膠的交聯(lián)和破膠性能，后 續(xù)壓裂液可應(yīng)用酶或者氧化型破膠劑予以破膠。由于清潔劑的添加，雖然不影響壓裂液的 破膠過程，但體系的破膠殘?jiān)鼤?huì)隨水不溶物的減少而大幅度降低，從而提高了整體的壓裂 液質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，然而這些實(shí)施例僅僅是為了說 明而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0020] 實(shí)施例和對比例中的破乳劑均為聚氧丙烯聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚，助排劑均 為全氟辛酸鈉1. 〇重量％、十二烷基硫酸鈉35重量％、異丙醇64重量％的混合物。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 以諾維信公司所產(chǎn)纖維素酶、戊聚糖酶和果膠酶為原料，配制重量含量為10%的 Carezyme4500L、10%Pentopan MonoBG2500F和 10% 的 Pectinl6000U