[发明专利]一种压裂液的制备方法

说明书

技术领域

一种压裂液的制备方法，属于油气开采用化学品技术领域，具体设计一种油井、天然气井或者非常规油页岩气井开采的压裂增产工艺中所使用的由增稠剂制备的基液、压裂液。

背景技术

压裂液是压裂施工中的关键技术，素有压裂血液之称，压裂技术是常规的增产技术，而增稠剂是压裂液中的关键材料。

增稠剂目前使用较多的仍然是瓜尔胶，瓜尔胶属于植物胶， 产品分为一级和二级，水不溶物较多， 即使经过化学改性的一级品羟丙基瓜尔胶（HPG），其水不溶物仍在8%以上，破胶后的残渣量500mg/L左右，而且瓜尔胶在悬砂过程中易霉变，残渣和霉变对地层和裂缝伤害较大；瓜尔胶交联条件在碱性，不适合酸性地层，碱性下压裂施工时储层内的粘土矿物易膨胀，压裂液与地层离子相遇存在潜在的地层伤害（见CN 102102014 A）。

瓜尔豆为一种独特地域性种植资源，近年来美国用瓜尔胶压裂液大规模开采油页岩气的成功，瓜尔胶资源出现短缺，致使瓜尔胶价格飞涨，而且随着油页气储量日益探明和开发，靠种植性资源的瓜尔胶会越来越满足不了压裂液技术的发展。

基于上述原因，各种瓜尔胶替代品应运而生，但还很难解决传统瓜尔胶压裂液及其压裂技术存在的不足，究其原因研究者集中在合成阴阳聚丙烯酰胺结构改性和复配，甚至有的“替代品”仅是减少了瓜尔胶使用量，似乎离不开瓜尔胶，并没有从瓜尔胶微观结构和压裂液宏观性能关系分析入手，诠释产品性能如悬砂性等的真正含义和弄清悬砂机理，研究中缺乏引进新概念如对砂分散性，悬砂分散性，长期悬砂的关系及其重要性等来全面评价和了解压裂液的悬砂作用，压裂液增稠剂是如何悬砂的。

不难理解介质对颗粒分散性影响着颗粒材料在介质中的悬浮稳定性，而不是单纯的和传统的评价方法与粘性有关的评价指标如行业硬性指标“挑挂性”和剪切粘度来决定砂的悬浮性。因此目前研究者仍将研究思路局限于增粘和挑挂性优异的聚丙烯酰胺及其改性物，认为高粘度和挑挂性主导着压裂液的悬砂性，研究始终没有涉及分散悬浮及其稳定性可以主导压裂液悬砂性，分散稳定性优异，而且实现砂的长期悬浮，所以迄今也没有找到瓜尔胶替代品的研究思路和真正意义的替代品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高粘抗盐、高温携砂悬砂性好，不易霉变的一种压裂液的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1、制备增稠剂：将聚合度≥2800的精制棉与碱化剂反应进行纤维素碱化，将碱化后的物料在醚化剂作用下进行纤维素分段醚化反应；将醚化后的物料进行中和、洗涤、干燥、粉碎、筛分即得到压裂液增稠剂，纤维素碱化和纤维素分段醚化反应过程中通氮除氧；

2、制备基液：按质量百分比将0.35~1.5%的上述压裂液增稠剂， 2.0~4.0%的KCl ，0.2~5%的微交联剂，0.3~6%交联促进剂和余量的水混合搅拌均匀；配置完后用PH值调节剂调节PH至3.1~5.1，制得压裂液基液；

3、配制压裂液：将上述压裂液基液和交联液按照体积比100：（1~5）混合均匀即得。

步骤1中所述的碱化剂由质量浓度为42~52%的氢氧化钠溶液和质量浓度为85%~97%的乙醇组成，氢氧化钠溶液与精制棉的质量比为（1.05~2.00）：1；乙醇与精制棉的质量比为（1.25~2.75）：1；纤维素碱化反应温度为15℃~40℃，碱化时间为30~90min。

步骤1中所述的碱化剂包括质量浓度为42~52%的氢氧化钠溶液、质量浓度为85%~97%的乙醇、以及微交联剂、抗氧剂、速溶剂中的一种、两种或三种，其中氢氧化钠溶液与精制棉的质量比为（1.05~2.00）：1；乙醇与精制棉的质量比为（1.25~2.75）：1；微交联剂与精制棉的质量比为（0.01~0.3）：1，抗氧剂与精制棉的质量比为（0.01~0.03）：1，溶速剂与精制棉的质量比为（0.001~0.1）：1。

所述的微交联剂为四硼酸钠或N-羟甲基丙烯酰胺；所述的抗氧剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫脲、邻氨基苯甲酸、邻苯二胺中的一种、两种或两种以上的任意比例混合物；所述的速溶剂为非表面活性剂司班-40、尿素或二者的任意比例混合物。

步骤1中所述的醚化剂为质量浓度60~80%的氯乙酸溶液，氯乙酸溶液与精制棉用量比为（1.02~2.18）：1。