[发明专利]一种CO2泡沫压裂用酸性交联剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气田压裂液体系，特别是一种CO₂泡沫压裂用酸性交联剂的制备方法。

背景技术

CO₂泡沫压裂液是一种优质低伤害的压裂液体系，具有粘度高、携砂能力强、滤失低、清洁压裂裂缝、对储层伤害小、易返排等特点，特别适用于低渗、低压、水敏性储层的压裂改造。由于CO₂的存在，泡沫压裂液的pH值在3～4之间。因此，酸性交联是CO₂泡沫压裂液的技术关键。常规水基压裂液在碱性或中性条件下交联，在酸性条件下破胶。针对酸性交联的问题，卢拥军等人在专利CN1524921A中采用氧氯化锆作为酸性交联泡沫压裂液的交联剂。氧氯化锆可以在酸性条件下交联瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶等植物胶，但交联强度较低，而且不耐剪切。另外，一种AC-8酸性交联剂在文献中多次报道并成功应用。使用AC-8交联的CO₂泡沫压裂液，基本能满足现场压裂施工的要求，但也存在着交联强度不是很高、交联冻胶挑挂性不好以及使用的羟丙基瓜尔胶浓度过高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种CO₂泡沫压裂用酸性交联剂的制备方法，它粘度高、携砂能力强、滤失低、清洁压裂裂缝、对储层伤害小、易返排，交联强度高、交联冻胶挑挂性好。

本发明的目的是这样实现的，设计一种CO₂泡沫压裂用酸性交联剂的制备方法，其特征是：酸性交联剂由以下重量百分比的原料组分配制而成：无机锆盐3.0～30.0％；有机助剂1.0～10.0％；无机助剂0.1～20.0％；水40.0～95.0％。

所述的无机锆盐是四氯化锆、硝酸锆、硫酸锆、氧氯化锆、硝酸氧锆。

所述的无机锆盐最佳方案是选用硫酸锆，最佳使用浓度为10.0～15.0％。

所述的有机助剂是多元醛、多元酮、羟基羧酸盐。

所述的多元醛是乙二醛、戊二醛；多元酮是乙酰丙酮；羟基羧酸盐是乳酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠。

所述的有机助剂最佳方案是选用乙酰丙酮，最佳使用浓度为5.0～8.0％。

所述的无机助剂是盐酸、硝酸、硫酸。

所述的无机助剂最佳方案选用盐酸，最佳使用浓度为2.0～5.0％。

所述的CO₂泡沫压裂用酸性交联剂的制备步骤如下：

(1)将上述重量百分比的无机锆盐加入到上述重量百分比的清水中，搅拌至其大部分溶解；

(2)将上述重量百分比的有机助剂加入到步骤(1)的混合液中，并升温至30～80℃，搅拌反应1.0～4.0h；

(3)反应结束后，将上述重量百分比的无机助剂缓慢加入到步骤(1)的溶液中，搅拌均匀，冷却至室温即得酸性交联剂产品。

所述的升温至30～80℃，最佳反应温度为60～70℃；搅拌反应1.0～4.0h，最佳反应时间为1.5～2.5h。

本发明的特点是：本发明涉及一种酸性交联剂的制备方法，具体涉及到一种应用于CO₂泡沫压裂液体系酸性交联剂的制备方法。该酸性交联剂由无机锆盐、有机助剂、无机助剂、水在一定温度下反应而成。无机锆盐提供酸性环境下交联非离子植物胶的金属离子基团，有机助剂能延缓金属离子基团与非离子植物胶的交联速度并提高交联冻胶的耐温抗剪切性能，无机助剂改善酸性交联剂的交联环境并提高交联冻胶的交联强度。本发明较好地解决了泡沫压裂液在酸性条件下交联性能不好、不耐剪切的问题，是一种适合CO2泡沫压裂用的酸性交联剂。

本发明与现有技术相比，具有以下技术特点：①能与瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶等植物胶在pH值3～5的范围内交联，交联强度大；②降低了瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶等植物胶的使用浓度，本发明交联羟丙基瓜尔胶的浓度为0.60～0.70％，现有技术在现场使用羟丙基瓜尔胶的浓度在0.70～0.75％；③本发明成本低廉、制备工艺简单，易于操作。

具体实施方式

实施方案1：本发明CO₂泡沫压裂用酸性交联剂是具有以下组分的重量百分比的混合物：

无机锆盐硫酸锆15.0％；有机助剂乙酰丙酮7.0％；无机助剂盐酸3.0％；水75.0％。

实施例中无机锆盐、有机助剂、无机助剂属市售工业产品，无机锆盐自身使用浓度可选择在90％-100％、有机助剂自身使用浓度可选择在50％-100％、无机助剂自身使用浓度可选择在50％-100％。

实施例1为最佳方案。