本发明涉及压裂返排液的处理技术领域,特别涉及一种压裂返排液破胶剂及其制备方法。
技术背景
压裂是油气井增产的主要措施之一,压裂施工过程利用高压泵组将高黏度压裂液压入地层,造缝并携入支撑剂,压裂施工结束后,压裂破胶液、未破胶彻底的压裂液及剩余原胶液(基液)从井筒返至地面。这部分返排液成分复杂,由于含有破胶后的及未破胶的瓜胶/冻胶、高分子聚合物及石油类、铁离子等,导致返排液黏度高、乳化严重,影响了压裂返排液絮凝、沉降等处理过程中药剂的扩散,造成反应时间长、处理效果差,因此,压裂返排液进行后续处理前,须先进行破胶处理。
破胶剂主要破坏稠化剂分子链结构,使其降黏、水化,实现破胶。主要有热力、机械、化学、生物等途径。常用的是生物和化学法,化学法主要采用过硫酸钾、过硫酸胺等氧化剂,温度高时,过氧化物分解为高活性自由基,破坏聚合物主链结构,达到破胶目的。温度越高,氧化剂反应活性越强,但当温度低于50℃时,氧化剂破胶效果明显下降。生物酶破胶剂是一种绿色环保型破胶剂,对降低破胶残渣有明显改善,但存在破胶速度缓慢,破胶不彻底,达不到快速破胶的要求。
技术实现要素:
本发明针对现有压裂返排液破胶过程存在的问题,提供一种压裂返排液破胶剂及其制备方法,破胶剂中生物酶催化糖苷键断裂形成小分子糖,其中的引发剂通过降低断链反应的活化能,使化学破胶剂在低温条件下断开主链的同时,也断开侧链,达到彻底破胶的目的。从而提高压裂返排液后续絮凝、沉降和过滤处理工艺的处理效果。
本发明提供了一种压裂返排液破胶剂,按重量份所述的压裂返排液破胶剂由以下组分组成:氧氯化物化学破胶剂10~15、胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂8~12、具有还原性的金属盐引发剂1~3、去离子水90~110。
优选地,所述的压裂返排液破胶剂按重量份由以下组分组成:氧氯化物化学破胶剂12、胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂10、具有还原性的金属盐引发剂2、去离子水100。
其中,所述的氧氯化物化学破胶剂由二氧化氯、次氯酸钠和次氯酸钙组成,质量比例为1:1~2:2~3;所述的具有还原性的金属盐引发剂由氯化亚铁、硫酸亚铁和氯化亚铜组成,质量比例为1:2~3:1~2。
上述油田压裂返排液破胶剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(a)将氧氯化物化学破胶剂缓慢加入到去离子水中,边搅拌边加热,搅拌速率为60~80转/分,加热温度为30~35℃,恒温2~3h后升温至35~40℃,恒温2-3h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(b)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为80~100转/分,加热温度为40~45℃,恒温3~5h后自然冷却至室温,室温冷却8~10h后,边搅拌边加热,搅拌速率为150~200转/分,加热温度为50~60℃,恒温3~5h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(c)将具有还原性的金属盐引发剂加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为200~300转/分,加热温度为50~60℃,恒温2~4h后降温至30~40℃,恒温3~5h自然冷却至室温,得到产品。
`优选地,所述的压裂返排液破胶剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(a)将氧氯化物化学破胶剂缓慢加入到去离子水中,边搅拌边加热,搅拌速率为70转/分,加热温度为32℃,恒温2.5h后升温至38℃,恒温2.5h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(b)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为90转/分,加热温度为42℃,恒温4h后自然冷却至室温,室温冷却9h后,边搅拌边加热,搅拌速率为180转/分,加热温度为55℃,恒温4h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(c)将具有还原性的金属盐引发剂加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为250转/分,加热温度为55℃,恒温3h后降温至35℃,恒温4h自然冷却至室温,得到产品。
本发明与现有技术相比较具有如下优点和有益效果:
(1)破胶剂在低温条件下破胶速度快,30min内可使压裂返排液粘度降低90%以上。
(2)破胶剂采用化学破胶剂与生物破胶剂相复配,可使压裂返排液中的成胶分子主链和侧链均断裂,实现彻底破胶。
(3)破胶出水率高,使水、石油类、悬浮物等易于分离,提高压裂返排液后续絮凝、沉降、过滤等工艺的处理效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明:
实施例1
准确称量原料(kg):
(1)氧氯化物化学破胶剂
二氧化氯1.5、次氯酸钠4.5和次氯酸钙4;
(2)胍胶糖甙键特异性水解酶8
(3)具有还原性的金属盐引发剂
氯化亚铁0.2、硫酸亚铁0.4和氯化亚铜0.4
(4)去离子水90
制备方法:
(1)将二氧化氯1.5kg、次氯酸钠4.5kg和次氯酸钙4kg缓慢加入到去离子水90kg中,边搅拌边加热,搅拌速率为60转/分,加热温度为30℃,恒温2h后升温至35℃,恒温2h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(2)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂8kg加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为80转/分,加热温度为40℃,恒温3h后自然冷却至室温,室温冷却8h后,边搅拌边加热,搅拌速率为150转/分,加热温度为50℃,恒温3h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(3)将氯化亚铁0.2kg、硫酸亚铁0.4kg和氯化亚铜0.4kg加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为200转/分,加热温度为50℃,恒温2h后降温至30℃,恒温3h自然冷却至室温,得到产品C1。
实施例2
准确称量原料(kg):
(1)氧氯化物化学破胶剂
二氧化氯2、次氯酸钠4和次氯酸钙5;
(2)胍胶糖甙键特异性水解酶9
(3)具有还原性的金属盐引发剂
氯化亚铁0.3、硫酸亚铁0.7和氯化亚铜0.5
(4)去离子水95
制备方法:
(1)将二氧化氯2kg、次氯酸钠4kg和次氯酸钙5kg缓慢加入到去离子水95kg中,边搅拌边加热,搅拌速率为65转/分,加热温度为31℃,恒温2.2h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(2)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂9kg加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为85转/分,加热温度为41℃,恒温3.5h后自然冷却至室温,室温冷却8.5h后,边搅拌边加热,搅拌速率为160转/分,加热温度为52℃,恒温3.5h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(3)将氯化亚铁0.3kg、硫酸亚铁0.7kg和氯化亚铜0.5kg加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为220转/分,加热温度为53℃,恒温2.5h后降温至33℃,恒温3.5h自然冷却至室温,得到产品C2。
实施例3
准确称量原料(kg):
(1)氧氯化物化学破胶剂
二氧化氯2、次氯酸钠5和次氯酸钙5;
(2)胍胶糖甙键特异性水解酶10
(3)具有还原性的金属盐引发剂
氯化亚铁0.4、硫酸亚铁1.2和氯化亚铜0.4
(4)去离子水100
制备方法:
(1)将二氧化氯2kg、次氯酸钠5kg和次氯酸钙5kg缓慢加入到去离子水100kg中,边搅拌边加热,搅拌速率为70转/分,加热温度为32℃,恒温2.5h后升温至38℃,恒温2.5h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(2)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂10kg加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为90转/分,加热温度为42℃,恒温4h后自然冷却至室温,室温冷却9h后,边搅拌边加热,搅拌速率为180转/分,加热温度为55℃,恒温4h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(3)将氯化亚铁0.4kg、硫酸亚铁1.2kg和氯化亚铜0.4kg加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为250转/分,加热温度为55℃,恒温3h后降温至35℃,恒温4h自然冷却至室温,得到产品C3。
实施例4
准确称量原料(kg):
(1)氧氯化物化学破胶剂
二氧化氯2.0、次氯酸钠5.5和次氯酸钙5.5;
(2)胍胶糖甙键特异性水解酶10.5
(3)具有还原性的金属盐引发剂
氯化亚铁0.5、硫酸亚铁1.0和氯化亚铜1.0
(4)去离子水102
制备方法:
(1)将二氧化氯2.0kg、次氯酸钠5.5kg和次氯酸钙5.5kg缓慢加入到去离子水102kg中,边搅拌边加热,搅拌速率为75转/分,加热温度为33℃,恒温2.6h后升温至39℃,恒温2.7h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(2)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂10.5kg加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为95转/分,加热温度为43℃,恒温4.2h后自然冷却至室温,室温冷却9.3h后,边搅拌边加热,搅拌速率为185转/分,加热温度为56℃,恒温4.5h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(3)将氯化亚铁0.5kg、硫酸亚铁1.0kg和氯化亚铜1.0kg加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为260转/分,加热温度为56℃,恒温3.4h后降温至37℃,恒温4.2h自然冷却至室温,得到产品C4。
实施例5
准确称量原料(kg):
(1)氧氯化物化学破胶剂
二氧化氯2.5、次氯酸钠5.0和次氯酸钙6.5;
(2)胍胶糖甙键特异性水解酶11
(3)具有还原性的金属盐引发剂
氯化亚铁0.5、硫酸亚铁1.3和氯化亚铜1.0
(4)去离子水105
制备方法:
(1)将二氧化氯2.5kg、次氯酸钠5.0kg和次氯酸钙6.5kg缓慢加入到去离子水105kg中,边搅拌边加热,搅拌速率为78转/分,加热温度为34℃,恒温2.8h后升温至39℃,恒温2.8h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(2)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂11kg加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为98转/分,加热温度为44℃,恒温4.8h后自然冷却至室温,室温冷却9.6h后,边搅拌边加热,搅拌速率为190转/分,加热温度为58℃,恒温4.8h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(3)将氯化亚铁0.5kg、硫酸亚铁1.3kg和氯化亚铜1.0kg加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为290转/分,加热温度为58℃,恒温3.6h后降温至39℃,恒温4.6h自然冷却至室温,得到产品C5。
实施例6
准确称量原料(kg):
(1)氧氯化物化学破胶剂
二氧化氯2.5、次氯酸钠5.5和次氯酸钙7.0;
(2)胍胶糖甙键特异性水解酶12
(3)具有还原性的金属盐引发剂
氯化亚铁0.5、硫酸亚铁1.5和氯化亚铜1.0
(4)去离子水110
制备方法:
(1)将二氧化氯2.5kg、次氯酸钠5.5kg和次氯酸钙8kg缓慢加入到去离子水110kg中,边搅拌边加热,搅拌速率为80转/分,加热温度为35℃,恒温3h后升温至40℃,恒温3h后自然冷却至室温,得到氧氯化物溶液;
(2)将胍胶糖甙键特异性水解酶生物破胶剂12kg加入上述氧氯化物溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为100转/分,加热温度为45℃,恒温5h后自然冷却至室温,室温冷却10h后,边搅拌边加热,搅拌速率为200转/分,加热温度为60℃,恒温5h后自然冷却至室温,得到混合溶液;
(3)将氯化亚铁0.5kg、硫酸亚铁1.5kg和氯化亚铜1.0kg加入上述混合溶液中,边搅拌边加热,搅拌速率为300转/分,加热温度为60℃,恒温4h后降温至40℃,恒温5h自然冷却至室温,得到产品C6。
实施例7
某油田油井K38压裂返排液,该返排液初始粘度61.5mPa.s。取该压裂返排液分别加入上述制得的破胶剂,破胶剂的重量在压裂返排液中所占重量比例为5.0%,实验其在30℃、35℃、40℃条件下的破胶性能。由表1~3的实验结果看出,随着温度升高、破胶时间延长,压裂返排液粘度降低,破胶效果更好。在40℃条件下,破胶时间30min时,压裂返排液粘度降至1.2mPa.s以下,降粘率超过98.0%,完全满足后续凝、过滤处理要求,可以实现压裂返排液的有效处理。表1 30℃下破胶剂破胶性能实验
表2 35℃下破胶剂破胶性能实验
表3 40℃下破胶剂破胶性能实验
实施例8
某油田油井T21压裂返排液,该返排液初始粘度57.2mPa.s。取该压裂返排液分别加入上述制得的破胶剂,破胶剂的重量在压裂返排液中所占重量比例为5.0%,实验其在30℃、35℃、40℃条件下的破胶性能。由表4-6的实验结果看出,随着温度升高、破胶时间延长,压裂返排液黏度降低,破胶效果更好。在40℃条件下,破胶时间30min时,压裂返排液黏度降至1.1mPa.s以下,降粘率超过98.0%,完全满足后续凝、过滤处理要求,可以实现压裂返排液的有效处理。
表4 30℃下破胶剂破胶性能实验
表5 35℃下破胶剂破胶性能实验
表6 40℃下破胶剂破胶性能实验