一种适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油开采领域，尤其涉及一种适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在 方式的天然气聚集。根据页岩气可采资源底数和开采潜力，页岩气已成为继致密砂岩气和 煤层气之后的第三种重要的资源。对于页岩气，实现经济开采的重要因素之一就是裂缝的 发育程度，但是统计表明90%以上的页岩气井需要采取压裂等增产措施连通天然裂缝。美 国的页岩气勘探开发取得巨大成功，压裂增产技术是开发成功的关键，针对页岩气储层的 特点采用了水平井分段压裂技术，重复压裂技术，同步压裂技术和清水压裂技术等。我国与 美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处，页岩气富集地质条件优越，具有与美国大致 相当的页岩气资源前景和开发潜力。美国已经实现了页岩气的商业化开采，其成功经验值 得我国借鉴学习。
[0003] 压裂工艺是油气井增产的一项主要措施。它利用地面高压泵组将高粘液体以大大 超过地层吸收能力的排量注入井中，随即在井底附近形成高压。此压力在超过井底附近地 应力及岩石的抗张强度后在地层形成裂缝。继续将带有支撑剂的压裂液注入缝中，使裂缝 向前延伸并在缝中填以支撑剂，这样在停泵后即可在地层中形成足够长的具有一定宽度及 高度的填砂裂缝。它具有很高的渗透能力，从而显著地改善了油气层的导流能力，使油气顺 畅流入生产井从而达到增产目的。
[0004] 目前国内外主要使用的压裂液类型为水基压裂液，水基压裂液主要增稠剂为瓜尔 胶、田菁胶、香豆胶及其衍生物，尤以瓜尔胶及其衍生物最为广泛。瓜尔胶是一种来源稳定、 高纯化的半乳甘露聚糖，其中半乳糖与甘露糖约按1 :2比例组成，相对分子质量在几十万 到几百万之间。由于其水溶液特殊的流变特性，所以有着非常广泛的用途，其中最重要的 用途是作为增稠剂用于石油压裂，以其优异的水溶性、增粘性及耐温、抗盐、抗剪切、低残渣 性，成为水基压裂液的首选增稠剂。
[0005] 瓜尔胶在具有良好水溶性的同时，也具有独特的水溶机理，未经改性处理，会导致 溶胀速度慢、流动性不好等缺点，使配制的压裂液粘度释放不充分以及出现大量水包粉即 "鱼眼"，"鱼眼"一旦形成很难打破，阻碍了粉体的进一步溶解和粘度释放，不仅造成原料浪 费和溶液黏度降低，而且还严重影响胶液的正常使用。更为重要的是，配液质量无法有效地 控制和保证。
[0006] 为适应当今开发页岩气等致密气层的需求，近年来发展了压裂液现配现注技术， 需要在压裂现场连续大规模大流量进行配液，瓜尔胶粘度释放的速度将会直接影响配液能 力。为解决瓜尔胶粘度释放慢的问题，以及减少剩余压裂液的浪费，迫切需要一种适合石油 压裂的快速溶胀瓜尔胶。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供溶胀速度快、粉体的流动性好、水中分散性好、配液时间短、 节省储液空间并能降低由于机械增稠而产生的大量能耗的瓜尔胶。
[0008] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 本发明一方面提供一种适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶，包括瓜尔胶、流动促进剂、杀 菌剂、溶解流动促进剂，其中各组分组成按重量百分比分别为：瓜尔胶80%_99%，流动促进 剂 0. 0Ρ/Γ9. 55%，杀菌剂 0. Ρ/Γ11. 5%，溶解流动促进剂 0. 0Ρ/Γ7. 75%。
[0009] 进一步地，所述流动促进剂为羧甲基纤维素钠、葡萄糖、糊精、二氧化硅、硅铝酸钠 中的一种或几种。
[0010] 进一步地，所述杀菌剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、丙酸钠、脱水乙酸钠、十二烷基二甲 基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
[0011] 进一步地，所述溶解流动促进剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、硬酯酸单 甘油酯、乙烯基双硬脂酰胺中的一种或几种。
[0012] 本发明的另一方面提供一种上述适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶的制备方法，其 特征在于，包括以下步骤： I .在搅拌状态下将80%-99%重量份的瓜尔胶与乙醇溶剂充分搅拌，使瓜尔胶均匀分散 在溶剂中； II .向瓜尔胶与乙醇溶剂的混合液中加入〇. 01%-9. 55%重量份的流动促进剂 0. 01%?9. 55%，杀菌剂0. 1%?11. 5%，溶解流动促进剂0. 01%?7. 75%，搅拌30-60min ; III .对上述溶液进行离心处理，滤饼通过乙醇洗涤，然后烘干粉碎得到制品。
[0013] 本发明的又一方面提供一种用于制备上述适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶的系 统，其特征在于，所述系统包括用于搅拌物料的搅拌装置、用于离心溶液的离心装置、用于 烘干经离心处理的滤饼的干燥装置以及用于粉碎上述经烘干的滤饼的粉碎装置。
[0014] 进一步地，所述搅拌装置为搪瓷搅拌罐。
[0015] 进一步地，所述离心装置为高速离心机。
[0016] 进一步地，所述干燥装置为真空干燥箱。
[0017] 本发明的优点及有益效果： 本发明提供的一种快速溶胀瓜尔胶，优点在于溶胀速度快，粉体的流动性好，水中的分 散性好，缩短配液时间，节省储液空间，降低由于机械增粘而产生的大量能耗，尤其适用于 现场配液。粉体的流动性好，无论是用真空法吸入还是漏斗法加入均能保证粉体均匀的加 入液体中，减少"鱼眼"的生成，提高瓜尔胶的使用效果。本发明提供的一种快速溶胀瓜尔 胶的制备方法，配液时间比常规瓜尔胶缩短609Γ70%，利用目前配液现场连续混配设备进行 配液比较，常规瓜尔胶粘度释放需要25~30min，快速溶胀瓜尔胶粘度释放需要5~10min。
【附图说明】
[0018] 图1.本发明提供的一种用于制备适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶的系统示意 图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。
[0020] 本发明一方面提供一种适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶，包括瓜尔胶、流动促进 齐U、杀菌剂、溶解流动促进剂，其中各组分组成按重量百分比分别为：瓜尔胶80%-99%，流动 促进剂〇. 01%?9. 55%，杀菌剂0. 19Γ11. 5%，溶解流动促进剂0. 019Γ7. 75%。
[0021] 进一步地，所述流动促进剂为羧甲基纤维素钠、葡萄糖、糊精、二氧化硅、硅铝酸钠 中的一种或几种。
[0022] 进一步地，所述杀菌剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、丙酸钠、脱水乙酸钠、十二烷基二甲 基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
[0023] 进一步地，所述溶解流动促进剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、硬酯酸单 甘油酯、乙烯基双硬脂酰胺中的一种或几种。
[0024] 本发明的另一方面提供一种上述适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶的制备方法，其 特征在于，包括以下步骤： I .在搅拌状态下将80%_99%重量份的瓜尔胶与乙醇溶剂充分搅拌，使瓜尔胶均匀分散 在溶剂中； II .向瓜尔胶与乙醇溶剂的混合液中加入〇. 01%-9. 55%重量份的流动促进剂 0. 01%?9. 55%，杀菌剂0. 1%?11. 5%，溶解流动促进剂0. 01%?7. 75%，搅拌30-60min ; III .对上述溶液进行离心处理，滤饼通过乙醇洗涤，然后烘干粉碎得到制品。
[0025] 如图1所示，本发明的又一方面提供一种用于制备上述适合石油压裂的快速溶胀 瓜尔胶的系统，其特征在于，所述系统包括用于搅拌物料的搅拌装置、用于离心溶液的离心 装置、用于烘干经离心处理的滤饼的干燥装置以及用于粉碎上述经烘干的滤饼的粉碎装 置。
[0026] 进一步地，所述搅拌装置为搪瓷搅拌罐。
[0027] 进一步地，所述离心装置为高速离心机。
[0028] 进一步地，所述干燥装置为真空干燥箱。
[0029] 通过本发明提供的一种快速溶胀瓜尔胶的制备方法，配液时间比常规瓜尔胶缩 短609Γ70%，利用目前配液现场连续混配设备进行配液比较，常规瓜尔胶粘度释放需要 25~30min，快速溶胀瓜尔胶粘度释放需要5~10min 实施例1 一种适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶，包括瓜尔胶、流动促进剂、杀菌剂以及溶解分散 齐U，其中各组分组成按重量百分比分别为：瓜尔胶99%，流动促进剂0. 01%，杀菌剂0. 98%，溶 解分散剂〇. 01%。
[0030] 其制备方法为：在搪瓷搅拌罐中加入300kg 80%的乙醇溶液，开启搅拌，搅拌速度 120rpm，然后加入99kg瓜尔胶原粉，使瓜尔胶在乙醇中分散均匀。然后加入0. Olkg流动促 进剂，0. 98kg杀菌剂，0. Olkg溶解分散剂，搅拌45min，通过高速离心机将液体与粉体分离， 然后送入真空干燥箱50°C干燥lh，最后经过粉碎机破碎，得到快速溶胀瓜尔胶。
[0031] 其中所述流动促进剂为羧甲基纤维素钠、葡萄糖、糊精、二氧化硅、硅铝酸钠中的 一种或几种，所述杀菌剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、丙酸钠、脱水乙酸钠、十二烷基二甲基苄 基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种，所述溶解分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、 十二烷基硫酸钠、硬酯酸单甘油酯、乙烯基双硬脂酰胺中的一种或几种。
[0032] 实施例2 一种适合石油压裂的快速溶胀瓜尔胶，包括瓜尔胶、流动促进剂、杀菌剂以及溶解分散 齐U，其中各组分组成按重量百分比分别为：瓜尔胶95%，流动促进剂1%，杀菌剂1. 5%，溶解分 散剂2. 5%。
[0033] 其制备方法为：在搪瓷搅拌罐中加入300kg