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CN110903817B - 用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂及其制备方法 - Google Patents

用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)向混合溶剂中加入硼化合物，并使该硼化合物完全溶解，得到溶液A；(2)向所述溶液A中加入碱，以将体系调节为碱性；再将体系升温，并于搅拌条件下加入多羟基酸盐进行反应，得到有机硼溶液；(3)待所述有机硼溶液冷却后，再向其中加入硼砂，得到半固体状物质；(4)对所述半固体状物质进行烘干，再将烘干后所得固体物质研磨成粉并滚圆，得到所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。该降粘剂为一种富硼离子的降粘剂，其可以改善植物胶暂堵胶塞基液溶胀快黏度高带来的施工困难问题。

Description

用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
由于裂缝间渗流能力或是储层的非均质性，在老井重复压裂、非常规储层体积压裂、直井分层压裂、水平井分段压裂以及复杂情况井改造中会采用化学暂堵胶塞封堵老裂缝，不强烈堵塞地层岩石孔隙的方式改变压裂裂缝走向，造新缝，改善油流通道，达到增产目的。植物胶暂堵胶塞是暂堵胶塞中的重要一类，其是利用高浓度的植物胶基液与其配合使用的交联剂形成高强度冻胶型胶塞。在现场使用过程中，一般采用延迟交联剂，通过改变交联环境等方式延迟或阻止植物胶在水中的溶胀从而实现基液在施工初期的低黏度。但上述方式延迟或阻止植物胶溶胀的能力有限，在加入交联剂后黏度迅速增大，也会增加施工摩阻。由于难以解决初期植物胶基液的黏度对施工风险的增加，植物胶暂堵胶塞的应用并不如聚合物类暂堵胶塞的使用广泛。
中国专利CN106350043A提到可使用可溶性聚合物于具有自膨胀功能的羧甲基淀粉等来形成暂堵剂；中国专利CN107129560A提到一种用玉米淀粉等植物胶作为原料合成暂堵颗粒的方法；中国专利CN103725275A提到用聚合物和植物胶混合作为原料合成封堵胶塞的方法；但是上述办法都题记使用植物胶作为胶塞原料，但都未说明配制后的高黏度基液是如何施工而不影响效果的。
因此，提供一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂及其制备方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供由所述制备方法制备得到的用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。
本发明的另一个目的还在于提供一种植物胶暂堵胶塞前体混合物，其包含所述的用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。
本发明的又一个目的还在于提供一种植物胶暂堵胶塞基液，其包含所述植物胶暂堵胶塞前体混合物。
本发明的再一目的还在于提供所述的植物胶暂堵胶塞基液在老井重复压裂、非常规储层体积压裂、直井分层压裂、水平井分段压裂以及复杂情况井改造中的应用。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
(1)向混合溶剂中加入硼化合物，并使该硼化合物完全溶解，得到溶液A；
(2)向所述溶液A中加入碱，以将体系调节为碱性；再将体系升温，并于搅拌条件下加入多羟基酸盐进行反应，得到有机硼溶液；
(3)待所述有机硼溶液冷却后，再向其中加入硼砂，得到半固体状物质；
(4)对所述半固体状物质进行烘干，再将烘干后所得固体物质研磨成粉并滚圆，得到所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，步骤(1)具体包括：向混合溶剂中加入硼化合物，升温到70-75℃，在此温度下搅拌10-20min使硼化合物完全溶解，得到溶液A。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(1)中，所述混合溶剂为水和丙三醇的混合物，二者体积比为1:1-1:3。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，所述硼化合物的用量为混合溶剂体积的10-15％。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，所述硼化合物包括硼砂、硼酸、二硼酸钠、五硼酸钠中的一种或几种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(2)中，所述碱的用量为混合溶剂体积的1-5％。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，所述碱包括碳酸钠、碳酸氢钠及氢氧化钠中的一种或几种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(2)中，所述多羟基酸盐的用量为混合溶剂体积的10-25％。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，所述多羟基酸盐包括葡萄糖酸钠、海藻酸钠、羟基磺酸钠及丙三醇钠盐中的一种或几种的组合。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(2)中，所述升温为将体系温度升至80-95℃。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(2)中，所述反应的温度为80-95℃，反应时间为4-5小时。
根据本发明具体实施方案，在本发明较为优选的实施方式中，步骤(2)中所述搅拌为在低速下进行搅拌，但本发明对该搅拌的具体搅拌速度不做具体要求，本领域技术人员可根据作业需要合理设置该搅拌速度，只要保证可实现本发明目的即可。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(3)中，所述有机硼溶液与硼砂二者的体积比为1:1-1:2。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(4)中，滚圆过程中加入混合溶剂作为滚圆过程的溶剂。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(4)中，滚圆过程所用混合溶剂与半固体状物质二者的体积比为1:0.3-0.5。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法步骤(4)中，滚圆过程中所用混合溶剂为水和丙三醇的混合物，二者体积比为1:1-1:3。
根据本发明具体实施方案，在所述的制备方法中，所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂为颗粒状，其粒径(直径)为2-4mm。
另一方面，本发明还提供了所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂的制备方法制备得到的用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。
根据本发明具体实施方案，所述的降粘剂为颗粒状，其粒径(直径)为2-4mm。
另一方面，本发明还提供了一种植物胶暂堵胶塞前体混合物，其包含植物胶及所述的用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。
根据本发明具体实施方案，在所述的植物胶暂堵胶塞前体混合物中，所述降粘剂与植物胶的体积比为0.8-1.5:5。
根据本发明具体实施方案，在所述的植物胶暂堵胶塞前体混合物中，所述植物胶包括瓜尔胶及其衍生物、香豆胶及其衍生物、田菁胶中的一种或几种的组合。
其中，所述瓜尔胶的衍生物(如羟丙基瓜尔胶)、香豆胶的衍生物均为本领域使用的常规物质，其均可以通过商购或者自行制备获得。
又一方面，本发明还提供了一种植物胶暂堵胶塞基液，其包含所述的植物胶暂堵胶塞前体混合物及水。
根据本发明具体实施方案，在所述的植物胶暂堵胶塞基液中，所述植物胶暂堵胶塞前体混合物的用量为水体积的5-10％。
再一方面，本发明还提供了所述的植物胶暂堵胶塞基液在老井重复压裂、非常规储层体积压裂、直井分层压裂、水平井分段压裂以及复杂情况井改造中的应用。
根据本发明具体实施方案，该植物胶暂堵胶塞基液可应用于老井重复压裂、非常规储层体积压裂、直井分层压裂、水平井分段压裂以及复杂情况井等需要暂时封隔储层改造中。
本发明所提供的该用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂为一种富硼离子的降粘剂，其可以改善植物胶暂堵胶塞基液溶胀快黏度高带来的施工困难问题。该降粘剂可以直接放入植物胶中，在后续配制植物胶基液时，高浓度硼离子可使植物胶易于水和的支链卷曲而不利于水分子的渗透和结合，从而限制植物胶在水中的溶胀，达到降低植物胶基液黏度的目的。在后续的施工中，加入交联剂和调节剂提供交联基团和改变交联环境使植物胶支链打开与交联剂结合形成高强度冻胶型胶塞，实现储层裂缝封堵。
附图说明
图1为本发明测试例2中黏度与降粘剂加量的关系曲线图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂，其是采用包括以下步骤的制备方法制备得到的：
在250mL水和丙三醇的混合溶剂(混合比例为体积比1:1)中加入10V/V％(25mL)硼酸，升温到75℃，在此温度下搅拌20min至硼化合物完全溶解，再加入2V/V％(2.5mL)氢氧化钠调节反应pH值为碱性，将混合物升温至90℃，在期间保持温度基本恒定，在低速搅拌条件下加入10V/V％(25mL)葡萄糖酸钠，反应4小时，可得到有机硼溶液。待有机硼溶液冷却后加入硼砂，二者按体积比1:1混合形成半固体状物质；半固体状物质放入干燥器烘干呈固体状态，干燥所得固体物质研磨成粉后进入滚圆机滚圆，滚圆过程中加入水和丙三醇的混合溶剂(混合比例为体积比1:1)作为滚圆过程的溶剂，粉末滚圆形成2mm颗粒，即得到该用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂，记为降粘剂A。
实施例2
本实施例提供了一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂，其是采用包括以下步骤的制备方法制备得到的：
在500mL水和丙三醇的混合溶剂(混合比例为体积比1:3)中加入12V/V％(60mL)硼砂，升温到70℃，在此温度下搅拌20min至硼化合物完全溶解，再加入1V/V％(5mL)氢氧化钠和3V/V％(15mL)碳酸氢钠调节反应pH值为碱性，将混合物升温至90℃，在期间保持温度基本恒定，在低速搅拌条件下加入25V/V％(125mL)海藻酸钠，反应4.5小时，可得到有机硼溶液。待有机硼溶液冷却后加入硼砂，二者按体积比1:1混合形成半固体状物质；半固体状物质放入干燥器烘干呈固体状态，干燥所得固体物质研磨成粉后进入滚圆机滚圆，滚圆过程中加入水和丙三醇的混合溶剂(混合比例为体积比1:1)作为滚圆过程的溶剂，粉末滚圆形成4mm颗粒，即得到该用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂，记为降粘剂B。
实施例3
本实施例提供了一种植物胶暂堵胶塞基液，其是采用包括步骤的方法配制得到的：
将实施例1中得到的降粘剂A加入到瓜尔胶中与其形成混合物，其中，降粘剂A与瓜尔胶的体积比为0.8:5；
再将该混合物溶于水，两者体积比为6:100，制成所述植物胶暂堵胶塞基液，记为基液A。
实施例4
本实施例提供了一种植物胶暂堵胶塞基液，其是采用包括步骤的方法配制得到的：
将实施例2中得到的降粘剂B加入到羟丙基瓜尔胶中与其形成混合物，其中，降粘剂B与羟丙基瓜尔胶的体积比为1:5；
再将该混合物溶于水，两者体积比为8:100，制成所述植物胶暂堵胶塞基液，记为基液B。
测试例1
测量实施例3提供的基液A在不同配制时间下的黏度，其黏度数据见如下表1所示，其中，黏度的测量是根据石油天然气行业标准SY/T5107-2016《水基压裂液性能评价方法》进行的。
表1
测试时间(min) 黏度，mPa·s
0 9
1 9
3 9
5 7.5
10 6
15 6
20 6
30 6
60 6
从表1中可以看出，本发明实施例3提供的植物胶暂堵胶塞基液的黏度可以保持在10mPa·s以下。
测试例2
将不同量的实施例2制备得到的降粘剂B添加到羟丙基瓜尔胶中与其形成混合物，其中，降粘剂B与羟丙基瓜尔胶的体积比分别为0.8:5、1.0:5、1.2:5、1.4:5、1.5:5；
将上述混合物分别溶于水中，混合物与水的体积比均为8:100，制成植物胶暂堵胶塞基液。
分别测试上述植物胶暂堵胶塞基液，在配制10min后的黏度，黏度测量根据石油天然气行业标准SY/T5107-2016《水基压裂液性能评价方法》进行的。
其中，黏度与降粘剂加量的关系见图1所示，由图1可知，随着降粘剂加量的不断增加，植物胶暂堵胶塞基液的黏度是呈下降趋势，这说明本发明所提供的该降粘剂有降低黏度的作用。具体而言，本发明实施例中所提供的降粘剂B与羟丙基瓜尔胶的体积比分别为0.8:5、1.0:5、1.2:5、1.4:5、1.5:5(即V/V分别为0.16、0.20、0.24、0.28、0.30)时，其都可将植物胶暂堵胶塞基液的黏度降低到10mPa·s以下，并且本发明所提供的该用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂的使用可避免在配液和施工过程中因为基液黏度过高引起的施工失败发生。

Claims (13)

1.一种用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法由以下步骤组成：
(1)向混合溶剂中加入硼化合物，并使该硼化合物完全溶解，得到溶液A；所述硼化合物的用量为混合溶剂体积的10-15％；步骤(1)中所述混合溶剂为水和丙三醇的混合物，二者体积比为1:1-1:3；
(2)向所述溶液A中加入碱，以将体系调节为碱性；再将体系升温，并于搅拌条件下加入多羟基酸盐进行反应，得到有机硼溶液；步骤(2)中所述反应的温度为80-95℃，反应时间为4-5小时；
步骤(2)中所述碱的用量为混合溶剂体积的1-5％；
步骤(2)中所述多羟基酸盐的用量为混合溶剂体积的10-25％；
(3)待所述有机硼溶液冷却后，再向其中加入硼砂，得到半固体状物质；步骤(3)中，所述有机硼溶液与硼砂二者的体积比为1:1-1:2；
(4)对所述半固体状物质进行烘干，再将烘干后所得固体物质研磨成粉并滚圆，得到所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂，所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂为颗粒状，其粒径为2-4mm；
步骤(4)滚圆过程中加入混合溶剂作为滚圆过程的溶剂，所述混合溶剂与半固体状物质二者的体积比为1:0.3-0.5，所述混合溶剂为水和丙三醇的混合物，二者体积比为1:1-1:3。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：向混合溶剂中加入硼化合物，升温到70-75℃，在此温度下搅拌10-20min使硼化合物完全溶解，得到溶液A。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼化合物包括硼砂、硼酸、二硼酸钠、五硼酸钠中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱包括碳酸钠、碳酸氢钠及氢氧化钠中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多羟基酸盐包括葡萄糖酸钠、海藻酸钠、羟基磺酸钠及丙三醇钠盐中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述升温为将体系温度升至80-95℃。
7.权利要求1-6任一项所述用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂的制备方法制备得到的用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂，该降粘剂为颗粒状，其粒径为2-4mm。
8.一种植物胶暂堵胶塞前体混合物，其包含植物胶及权利要求7所述的用于降低植物胶暂堵胶塞基液黏度的降粘剂。
9.根据权利要求8所述的植物胶暂堵胶塞前体混合物，其特征在于，所述降粘剂与植物胶的体积比为0.8-1.5:5。
10.根据权利要求8或9所述的植物胶暂堵胶塞前体混合物，其特征在于，所述植物胶包括瓜尔胶及其衍生物、香豆胶及其衍生物、田菁胶中的一种或几种的组合。
11.一种植物胶暂堵胶塞基液，其包含权利要求8-10任一项所述的植物胶暂堵胶塞前体混合物及水。
12.根据权利要求11所述的植物胶暂堵胶塞基液，其特征在于，所述植物胶暂堵胶塞前体混合物的用量为水体积的5-10％。
13.权利要求11或12所述的植物胶暂堵胶塞基液在老井重复压裂、非常规储层体积压裂、直井分层压裂、水平井分段压裂以及复杂情况井的改造中的应用。
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