[发明专利]热稳定的瓜尔胶水溶液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种热稳定的瓜尔胶水溶液及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着经济的高速发展，我国对石油资源的需求也在迅速增长。但是世界内石油能源都处于紧张局势，石油价格的波动影响到世界的每个角落，在石油减产和国内需求强劲增长的双重压力下，我国的石油天然气开发勘探面临严峻的考验。自上世纪40年代，压裂液便被用于采油裂缝增产，发展至今，压裂液技术也经历了显著的进展。20世纪50年代末开始，瓜尔胶及其衍生物压裂液被用于石油开采。目前国内使用的压裂液体系主要适用于温度为150℃以下的油藏。随着深层、高温、低渗透油气藏的勘探开发，目前己知的高温井地层温度已经高达200℃以上。国内外一直在开展高温压裂液的研究，但是其重点还是在交联剂上做研究开发了一系列金属交联剂，20世纪70年代后期国外开始研制应用有机铁和有机锆来交联瓜尔胶，此类压裂液可以满足100～150℃高温地层的需要。

瓜尔胶(Guar gum)是一种天然高分子植物胶，主要来源于印度、巴基斯坦等地区广泛种植的豆科植物瓜尔豆。瓜尔胶粉是瓜儿豆经过粉碎后去除胚芽与豆壳后，筛选胚乳部分，经过洗涤、水解、酒精沉淀、离心分离、烘干、磨粉、过筛等程序后制得的。瓜尔胶的水溶性和增稠作用均较好，被广泛应用于石油开采和化工等领域。瓜尔胶在石油天然气开采领域多被用作水力压裂液的增稠剂。瓜尔胶与交联剂、pH值调节剂、破胶剂等可形成具有多种功能的结弹性冻胶。

对于热稳定性而言，短时间加热可以使瓜尔胶很快的溶解在水中，在温度低于80℃时瓜尔胶溶液会随着温度的上升粘度会不断下降，当冷却后其粘度会恢复到初始数值。在80℃以上加热时会出现热降解，糖苷键会断裂，粘度就会降低，且其过程是不可逆的。当热降解发生后瓜尔胶的结构就被破坏，瓜尔胶的溶液也就失去了热可逆性，因此，降温后粘度恢复也会比较小。

发明内容

为了解决瓜尔胶水溶液在高温下降解导致的粘度降低问题，使其能满足压裂液在高温下工作的要求，本发明提供一种高温热稳定的瓜尔胶水溶液体系。

本发明采用的技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂和抗氧剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。

本发明采用的另一个技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂、抗氧剂和水溶性碱性化合物组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。

本发明采用的另一个技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂、抗氧剂和交联剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。

本发明采用的另一个技术方案是：一种热稳定的瓜尔胶水溶液，其由瓜尔胶或其衍生物、水、pH调节剂、抗氧剂、水溶性碱性化合物和交联剂组成，所述水溶液体系的pH在7-11之间，所述抗氧剂为下述组合中的一种：(1)亚硫酸盐和没食子酸，(2)亚硫酸盐和没食子酸盐，(3)亚硫酸盐、没食子酸和没食子酸盐。

根据本发明，所述瓜尔胶衍生物选自羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、氨基甲酰乙基瓜尔胶等。

根据本发明，所述瓜尔胶水溶液中瓜尔胶或其衍生物的重量百分含量为0.01-3.0wt％。优选为0.1-1.0wt％，更优选为0.4-0.7wt％。

根据本发明，所述瓜尔胶水溶液中抗氧剂的重量百分比为0.1-1.5wt％。优选为0.2-1.0wt％。

根据本发明，所述抗氧剂中，亚硫酸盐与没食子酸和/或没食子酸盐的重量比约为1:9～9:1。若同时含有没食子酸和没食子酸盐时，没食子酸和没食子酸盐之间可以按任意比例配合。

根据本发明，所述瓜尔佳水溶液中交联剂的重量百分含量为0.1-1.0wt％。优选为0.2-0.7wt％，更优选为0.3-0.6wt％。

根据本发明，所述pH调节剂为本领域常规使用的碱性pH调节剂。如碳酸盐、氢氧化物等或其组合，其含有的阳离子包括锂，钠，钾，钙，镁，钡，铝，锌，铵。具体如碳酸钠、氢氧化钠或其组合。

根据本发明，所述亚硫酸盐和没食子酸盐，包括其与锂，钠，钾，钙，镁，钡，铝，锌，铵组成的盐，及其组合物。