[发明专利]改性韦兰胶及其制备方法和水基压裂液组合物及水基压裂液

说明书

本发明涉及石油开采领域，具体地，涉及一种水基压裂液组合物和水基压裂液。该水基压裂液组合物含有增稠剂、交联剂、压裂助剂和水，其特征在于，所述增稠剂为柠檬酸改性的韦兰胶。该水基压裂液由如上所述的压裂液组合物通过以下步骤配制得到：将所述增稠剂、压裂助剂和水混合，得到基液；将所述基液与交联剂混合，形成所述水基压裂液。本发明的水基压裂液组合物在配制所述水基压裂液时，柠檬酸改性的韦兰胶和交联剂能发生交联反应形成剪切黏度(80℃@170s^‑1，90min)保持在80mPa·s以上的冻胶体系，优于Q/SH 0351‑2010《水基压裂用交联剂技术要求》的行业标准，符合压裂现场施工要求。

技术领域

本发明涉及石油开采领域，具体地，涉及一种改性韦兰胶及其制备方法和一种水基压裂液组合物及水基压裂液。

背景技术

自上世纪中叶以来，水力压裂技术一直是国内外油气开发中的主要增产技术。进入新世纪后，水力压裂技术作为致密砂岩油气、煤层气和页岩油气等非常规资源开发的关键技术，更是受到高度重视。其中，以瓜尔胶为代表的植物胶及其衍生物是水基压裂液系统中最主要的增稠剂，占总使用量的90％以上。但是，瓜尔胶等种植类产品受地域及气候影响显著，投机性强，价格波动大，严重影响油企的正常生产经营。

微生物胶是一种质量和产量相对稳定、生产和使用过程绿色环保的新型微生物代谢多糖。其中的韦兰胶是产碱杆菌以碳水化合物为主要原料，通过发酵产生的胞外杂多糖。韦兰胶流变性能好，并且成本较低、来源不受气候及地理环境影响、质量稳定，是目前可供选择的较理想的瓜胶替代产品。

然而，韦兰胶自身粘度不高，且韦兰胶分子结构由甘露糖、葡萄糖和鼠李糖构成，甘露糖、葡萄糖和鼠李糖的摩尔比为1∶2∶2，这使得其顺式羟基比例仅为瓜尔胶的三分之一，并且还有高比例的疏水基团，这导致韦兰胶溶解速度慢、成胶性能极差，其只能被认为在理论上能进行交联，由于其交联非常困难，在压裂领域，通常将韦兰胶视为不可交联的聚合物，更没有见到与之结合的交联-增粘体系。所以，如何提高韦兰胶溶解速率和粘度，从而提高交联增黏，是微生物胶应用于水力压裂的核心问题。

发明内容

本发明的发明人在研究中发现，使用柠檬酸对韦兰胶进行改性，能够有效增加韦兰胶的粘度和水溶性，并将柠檬酸改性后的韦兰胶作为增稠剂与交联剂、压裂助剂和水配合使用，能够有效的实现韦兰胶的交联增稠，形成韦兰胶压裂液冻胶体系。基于该发现，提出本发明。

根据本发明的第一方面，提供一种改性韦兰胶的制备方法，该方法包括：在有机溶剂和相转移催化剂的存在下，将韦兰胶与柠檬酸接触反应，以得到柠檬酸改性的韦兰胶。

根据本发明的第二方面，提供如上所述的制备方法制备得到的改性韦兰胶。

根据本发明的第三方面，提供一种水基压裂液组合物，该水基压裂液组合物含有增稠剂、交联剂、压裂助剂和水，其中，所述增稠剂如上所述的改性韦兰胶。

根据本发明的第四方面，提供一种水基压裂液，该水基压裂液由本发明第一方面所述的水基压裂液组合物通过以下步骤配制得到：

1)将所述增稠剂、压裂助剂和水混合，得到基液；

2)将所述基液与交联剂混合，形成所述水基压裂液。

本发明方法制备得到的改性韦兰胶，解决了韦兰胶水溶性不好的问题，同时明显增强了其粘度，粘度相比未改性的韦兰胶粘度增加。且本发明的水基压裂液组合物在配制所述水基压裂液时，柠檬酸改性的韦兰胶和交联剂能发生交联反应形成剪切黏度(80℃@170s^-1，90min)保持在80mPa·s以上的冻胶体系，优于Q/SH 0351-2010《水基压裂用交联剂技术要求》的行业标准(90min剪切黏度大于50mPa.s)，符合压裂现场施工要求，而且，本发明的压裂液体系可代替以瓜尔胶为增稠剂的压裂液体系，与后者相比，本发明的压裂液体系因采用韦兰胶还具有产量相对稳定(来源不受气候及地理环境影响、质量稳定)和成本低的特点。