一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油与天然气开采技术领域实施地层压裂改造使用的压裂液，特别是 一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 压裂是20世纪40年代发展起来的一项改造油气层渗流特性的工艺技术，是油气 井增产、注水井增注的一项重要工艺措施，在石油与天然气开采特别是低渗透油田开发中 具有十分重要的作用。
[0003] 压裂液是压裂施工的工作液，是决定压裂成败与否的关键。目前压裂液有水基压 裂液、油基压裂液、醇基压裂液和泡沫压裂液等，其中水基压裂液应用最为广泛。稠化剂是 水基压裂液中最主要的添加剂，以水溶性聚合物为主。
[0004] 目前研宄与应用的水溶性聚合物稠化剂包括以下三类：（1)天然植物胶及其改性 物，例如胍胶，羟丙基胍胶、羧甲基胍胶、羧甲基羟丙基胍胶、田菁胶、改性香豆胶、改性魔芋 胶、皂仁胶和苦苈胶等；（2)纤维素衍生物，例如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙 基纤维素等；(3)合成聚合物压裂液，例如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙 烯酰胺、聚乙烯醇以及丙烯酰胺与疏水单体、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（钠）、乙烯基 吡咯烷酮的多元共聚物、聚乙烯醇等。上述增稠剂中，胍胶类增稠剂增稠能力强，可交联性 与抗盐抗剪切性好，在实际应用中最广，但存在因残渣含量较高而伤害地层的问题，且目前 我国使用的胍胶及生产胍胶衍生物的原料全部依赖进口，国产改性胍胶的质量在整体上与 国外产品也有差距，需要研宄可替代胍胶类的压裂液增稠剂以避免对国外产品的依赖。纤 维素类增稠剂抗盐性与交联性较差。合成聚合物中的丙烯酰胺及其共聚物类耐温性好但增 稠能力低于胍胶；聚乙烯醇为非离子型水溶性聚合物，抗盐性好，但增稠能力和耐温抗剪切 性较差。为了满足高效压裂施工的需要，亟需开发增稠能力强、水不溶物含量低、耐温抗剪 切性能好、与地层相容性好的增稠剂，发明耐温抗剪切性能优良的低伤害压裂液。
[0005] 为了解决聚乙烯醇增稠能力和耐温抗剪切性较差的问题，本发明以改性纤维素与 聚乙烯醇共混材料为稠化剂制备出了可耐温120°C纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液，有效 提高了聚乙烯醇压裂液的综合性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服聚乙烯醇压裂液现有技术的缺点，提供一种增稠能力和耐 温抗剪切性好的纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液；
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的制备方法。
[0008] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液， 它由下述重量份的原料组成：
[0009]
[0010] 进一步地，所述的有机钛交联剂由下述重量份的原料组成：
[0011]
[0012] 进一步地，所述的有机钛交联剂采用以下方法制备：在无水条件下，将异丙醇、甘 油加到三口烧瓶中，加热至80~90°C，搅拌0. 5~lh，在搅拌状态下加入钛酸丁酯、三乙醇 胺，70~90°C温度下搅拌反应3~4h。
[0013] 进一步地，所述的聚乙烯醇为聚乙烯醇1799或聚乙烯醇1788中的任意一种。
[0014] 进一步地，所述的纤维素为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素中的任意一种。
[0015] 上述一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的制备方法，它包括以下步骤：
[0016] SI.将聚乙烯醇、纤维素和水在90~95°C条件下搅拌反应3~5h至完全溶解；
[0017] S2.将上述溶液冷却至室温，再加入有机钛交联剂，搅拌2~5min，制得纤维素共 混改性聚乙烯醇压裂液。
[0018] 本发明具有以下优点：本发明的压裂液采用了聚乙烯醇和纤维素溶液共混后作为 压裂液基液，该共混改性聚乙烯醇基液本身具有较好的流变性和耐温性能，然后采用了交 联密度和交联强度较高的有机钛交联剂制备而成。本发明方法制备而成的压裂液具有良好 的耐温性能，经试验验证，经试验验证，本发明的纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液在高温条 件下，压裂液的耐剪切性好，破胶彻底、残渣含量低、对储层伤害小，综合性能优于聚乙烯醇 压裂液。本发明的制备方法具有操作简单、生产方便、成本低、适用于工业化大规模生产。
【附图说明】
[0019] 图1为聚乙烯醇压裂液的黏度随着温度和剪切时间的变化示意图；
[0020] 图2为羧甲基纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的黏度随温度和剪切时间的变化 示意图；
[0021] 图3为羟乙基纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的黏度随温度和剪切时间的变化 示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以 下所述：
[0023] 实施例1 : 一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液，它由下述重量份的原料组成：
[0024]
[0025] 其中，所述的有机钛交联剂由下述重量份的原料组成：
[0026]
[0027] 有机钛交联剂采用以下方法制备：在无水条件下，将异丙醇、甘油加到三口烧瓶 中，加热至80°C，搅拌0.5h，在搅拌状态下加入钛酸丁酯、三乙醇胺，70°C温度下搅拌反应 3h〇
[0028] 实施例2 :-种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液，它由下述重量份的原料组成：
[0029]
[0030] 其中，所述的有机钛交联剂由下述重量份的原料组成：
[0031]
[0032] 有机钛交联剂采用以下方法制备：在无水条件下，将异丙醇、甘油加到三口烧瓶 中，加热至90°C，搅拌lh，在搅拌状态下加入钛酸丁酯、三乙醇胺，90°C温度下搅拌反应4h。
[0033] 实施例3 :-种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液，它由下述重量份的原料组成：
[0034]
[0035] 其中，所述的有机钛交联剂由下述重量份的原料组成：
[0036]
[0037] 有机钛交联剂采用以下方法制备：在无水条件下，将异丙醇、甘油加到三口烧瓶 中，加热至83°C，搅拌0.6h，在搅拌状态下加入钛酸丁酯、三乙醇胺，80°C温度下搅拌反应 3. 5h〇
[0038] 实施例4 :一种纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液，它由下述重量份的原料组成：
[0039]
[0040] 其中，所述的有机钛交联剂由下述重量份的原料组成：
[0041]
[0042] 有机钛交联剂采用以下方法制备：在无水条件下，将异丙醇、甘油加到三口烧瓶 中，加热至88°C，搅拌0.8h，在搅拌状态下加入钛酸丁酯、三乙醇胺，85°C温度下搅拌反应 3. 8h〇
[0043] 实施例5 :上述纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的制备方法，它包括以下步骤：
[0044] SI.将聚乙烯醇、纤维素和水在90°C条件下搅拌反应3h至完全溶解；
[0045] S2.将上述溶液冷却至室温，再加入有机钛交联剂，搅拌2min，制得纤维素共混改 性聚乙烯醇压裂液。
[0046] 实施例6 :上述纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的制备方法，它包括以下步骤：
[0047] SI.将聚乙烯醇、纤维素和水在95°C条件下搅拌反应5h至完全溶解；
[0048] S2.将上述溶液冷却至室温，再加入有机钛交联剂，搅拌5min，制得纤维素共混改 性聚乙烯醇压裂液。
[0049] 实施例7 :上述纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的制备方法，它包括以下步骤：
[0050] SI.将聚乙烯醇、纤维素和水在92°C条件下搅拌反应4h至完全溶解；
[0051] S2.将上述溶液冷却至室温，再加入有机钛交联剂，搅拌3min，制得纤维素共混改 性聚乙烯醇压裂液。
[0052] 实施例8 :上述纤维素共混改性聚乙烯醇压裂液的制备方法，它包括以下步骤：
[0053] SI.将聚乙烯醇、纤维素和水在94°C条件下搅拌反应4. 5h至