一种水溶性聚合物溶液降解剂及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂，由以下质量百分数的物质组成：亚铁化合物1?5％，抗坏血酸1?10％，其余为水。本发明提供的这种水溶性聚合物溶液降解剂，利用抗坏血酸与亚铁离子进行配位制备了长期稳定的亚铁溶液，因而具有良好的稳定性，加入到水溶性高分子溶液能够活化分子氧形成自由基，对高分子进行降解，可用于油田压裂液破胶剂、含聚合物油田采出液水处理剂。降解后溶液的表观粘度小于等于5.0mPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。
【专利说明】
一种水溶性聚合物溶液降解剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种水溶性聚合物溶液降解剂及其制备 方法和应用。
【背景技术】
[0002] 水力压裂作为油气增产技术措施己越来越显示出重要性。随着页岩气、致密气等 致密储层的开发，大规模体积压裂模式日益受到重视。
[0003] 压裂液的破胶不彻底造成破胶液粘度增加，导致返排率的大幅下降，滞留在地层 的破胶液会对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞，造成地层损害。因此需要尽量提高压裂液的破 胶能力，提高返排率增大油气导流能力。
[0004] 基于植物胶压裂液的主流破胶剂为过硫酸铵，在低于50°C时候需要加入低温引发 剂(亚硫酸钠)才能破胶，聚丙烯酰胺压裂液由于其稠化剂分子主链为碳-碳键，其破胶相对 植物胶困难，且破胶剂的加入量不能定量控制，实验室结果表明过硫酸铵的加入量存在最 佳的使用范围（〇 . 05%wt-o. 10wt % )，过低时候破胶不彻底表观粘度大，过高时候，破胶后 的分子碎片分子量大，残渣大。
[0005] 低渗透油田产建井大多采用丛式井组或者水平井进行开发。对于丛式井组来说， 各单井的压裂改造需要大量的作业用水，作业完成后又会产生大量的井场废水。无论是页 岩气、致密砂岩油藏均采用工厂化作业模式，水平井分段压裂过程中的用水量以及所产生 的井场废水量更是普通直井的几十倍。大量的井场废水导致井场难以存放，一旦泄露将会 产生很大的环境污染。因此，针对井场作业用水量大和废水产生量大的这一矛盾，若能将前 一口井或前一层产生的废水加以处理后用于接下来的施工作业，对于减少废水总量和降低 作业成本都具有重要意义。撬装式水处理设备越来越多的应用于压裂返排液的现场处理， 破胶不彻底的压裂返排液粘度较大，增加了水处理过程中过滤环节的负荷，需要采用多级 过滤以及更大的压差、更频繁的更换滤芯来获得期待的工作效率。
[0006] 随着二次采油的进行，很多含有聚合物的采出液破乳分离后的采出水水处理越来 越困难，其中最关键的是聚合物的存在增加了处理难度，为了达到注水标准，水处理成本大 大增加。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是结合油田实际需要，制备一种长期稳定的降解剂，对水溶性聚合 物溶液进行精确定量、高效降解。
[0008] 为此，本发明提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂，由以下质量百分数的物质组 成:亚铁化合物1-5 %，抗坏血酸1-10 %，其余为水。
[0009] 所述亚铁化合物为七水合硫酸亚铁。
[0010] 本发明提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，（1)分别配制相同质量 的2_10%wt亚铁化合物水溶液和2_20%wt抗坏血酸溶液；（2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁 化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
[0011] 本发明还提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，用于油田压裂液破胶剂和 含聚合物油田采出液水处理剂。
[0012] 所述压裂液为胍尔胶压裂液、香豆胶压裂液、魔芋胶压裂液、黄原胶压裂液、纤维 素压裂液或聚丙烯酰胺压裂液。
[0013 ]所述降解剂加量为压裂液或含聚合物油田采出液的〇 ? 〇 1 % wt-〇 ? 5 % wt。
[0014] 所述含聚合物油田采出液为压裂返排液或聚合物驱油采出液。
[0015] 降解剂后压裂液或含聚合物油田采出液的表观粘度小于等于5.OmPa ? s。
[0016] 本发明的有益效果是:本发明提供的这种水溶性聚合物溶液降解剂，利用抗坏血 酸与亚铁离子进行配位制备了长期稳定的亚铁溶液，因而具有良好的稳定性，加入到水溶 性高分子溶液能够活化分子氧形成自由基，对高分子进行降解，可用于油田压裂液破胶剂、 含聚合物油田采出液水处理剂，降解后溶液的表观粘度小于等于5.OmPa.s，提高了采出污 水的回收利用效果和效率。
[0017]下面将做进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1:
[0019] 本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂，由以下质量百分数的物质组成： 亚铁化合物1-5 %，抗坏血酸1-10 %，其余为水。
[0020] 本发明原理：
[0021] 抗坏血酸的分子结构如下：
[0023]抗坏血酸分子与金属离子进行配位过程中，分子结构中2、3号位原子对金属离子 的顺磁性贡献最大(依次为0.52，1.6，1.6，0.42，0.21，0.09)，因此在抗坏血酸溶液与亚铁 离子溶液混合后发生如下的反应：
[0025]降解剂机理为：
[0027]抗坏血酸本身是一种绿色环保、价格低廉、环境友好型抗氧化剂，抗坏血酸能够与 Fe3+进行配位反应，生成可溶性三价铁，有利于还原Fe3+生成Fe2+，促进体系中Fe 27Fe3+的循 环。通过加入环境中大量存在的抗坏血酸来促进Fe2+的循环，加强? 0H的产生，最终达到降 解聚合物的目的。
[0028] 实施例2:
[0029]在实施例1的基础上，本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法， 步骤如下：
[0030] (1)分别配制1000g的5%wt亚铁化合物水溶液和1000g的12%wt抗坏血酸溶液； [0031] (2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
[0032] 实施例3:
[0033]本实施例提供了一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，步骤如下：
[0034] (1)分别配制1000g的10%wt亚铁化合物水溶液和1000g的20%wt抗坏血酸溶液； [0035] (2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
[0036] 实施例4:
[0037]本实施例提供了 一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，步骤如下：
[0038] (1)分别配制1000g的2%wt亚铁化合物水溶液和1000g的2%wt抗坏血酸溶液； [0039] (2)将抗坏血酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。
[0040]对本实施例配制的水溶性聚合物溶液降解剂进行压裂液破胶实验，实验中所用压 裂液配方见表1。
[0041 ]表1压裂液配方
[0042]
[0043] 在序号1-7压裂液中加入不同量降解剂后表观黏度随时间的变化结果见表2,其 中，降解剂加量为压裂液或含聚合物油田采出液的〇.01 %wt-0.5%wt。
[0044] 表2加入不同量降解剂后表观黏度随时间的变化
[0046] 实施例5:
[0047] 将实施例2制备的降解剂用于压裂液返排液降解实验，随着压裂施工的用计量栗 进行精确控制，破胶液表观粘度小于等于5. OmPa. s。
[0048] 常规过硫酸铵作为破胶剂，现场取样进行实验，实验中所用压裂液配方见表3。
[0049] 表3压裂液配方
[0050]
[0051 ] 加入0.2%的降解剂后观察返排液粘度变化见表4。
[0052] 表4返排液表观粘度随时间变化
[0054] 通过加入降解剂对压裂返排液进行降解后进行水处理，一级过滤滤芯更换频率由 原来的5.5次/500方变成2次/500方，减少40%以上，大大提高压裂返排液处理效果和效率。
[0055] 本发明利用抗坏血酸与亚铁离子进行配位制备了长期稳定的亚铁溶液;利用介质 (压裂液、压裂返排液、含聚合物油田采出液）中的氧在亚铁离子的作用下与抗坏血酸进行 反应形成自由基对聚合物进行降解;可用于油田压裂液破胶剂、含聚合物油田采出液水处 理剂。降解后溶液的表观粘度小于等于5.OmPa.s，提高了采出污水的回收利用效果和效率。
[0056] 以上各实施例中没有详细叙述的测试方法属本行业的公知常识，这里不一一叙 述。
[0057] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种水溶性聚合物溶液降解剂，其特征在于，由以下质量百分数的物质组成:亚铁化 合物1-5 %，抗坏血酸1-10 %，其余为水。2. 根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂，其特征在于:所述亚铁化合物 为七水合硫酸亚铁。3. 根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的制备方法，其特征在于：（1) 分别配制相同质量的2-10%wt亚铁化合物水溶液和2-20%wt抗坏血酸溶液；（2)将抗坏血 酸溶液加入到亚铁化合物水溶液中，搅拌均匀得到降解剂。4. 根据权利要求1所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于：用于油田 压裂液破胶剂和含聚合物油田采出液水处理剂。5. 根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于:所述压裂 液为胍尔胶压裂液、香豆胶压裂液、魔芋胶压裂液、黄原胶压裂液、纤维素压裂液或聚丙烯 酰胺压裂液。6. 根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于:所述降解 剂加量为压裂液或含聚合物油田采出液的〇. 〇 1 % wt-0.5 % wt。7. 根据权利要求4所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于:所述含聚 合物油田采出液为压裂返排液或聚合物驱油采出液。8. 根据权利要求4-8任一项所述的一种水溶性聚合物溶液降解剂的应用，其特征在于： 降解剂后压裂液或含聚合物油田采出液的表观粘度小于等于5.OmPa · s。
【文档编号】C02F1/72GK105967306SQ201610312076
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】吴江, 慕立俊, 赵振峰, 李宪文, 张矿生, 薛小佳, 唐梅荣, 陈宝春, 王文雄, 李楷, 刘锦, 范华波, 郭钢, 周小群, 刘怡, 安杰
【申请人】中国石油天然气股份有限公司