[发明专利]一种改性生物胶压裂液及其制备方法

说明书

本发明涉及页岩油油藏原油开发用压裂液，具体涉及一种改性生物胶压裂液及其制备方法。该方法将刺云实胶与甲基丙烯酸、4‑乙烯苯磺酸在碱性条件下通过酯化和聚合反应得到聚合物胶体，制得的胶体通过干燥和粉碎最终得到改性生物胶压裂液。改性生物胶压裂液具有较好的耐温和耐矿化度性能，耐温≥115℃；耐盐达到150000mg/L以上；在使用浓度为0.12％浓度下，表观粘度达到30mPa.s以上；在500ppm浓度下，相比传统瓜尔胶的降阻率提升50％以上。

技术领域

本发明涉及页岩油油藏原油开发用压裂液，具体涉及一种改性生物胶压裂液及其制备方法。

背景技术

随着美国页岩气的大规模开发，全球掀起了一场“页岩气革命”，许多国家都启动了页岩气勘探开发计划。目前，我国页岩气领域也掀起了一股投资勘探开采的热潮。页岩属于超低渗透率储层，无法提供经济开采所需的渗流通道，需要通过压裂作业提高储层的导流能力才能达到工业开采的目的。目前，主要采用在水中加入少量降阻剂、支撑剂和一些添加剂构成滑溜水，以滑溜水为工作液的压裂工艺对储层进行压裂。

生物胶石油工业中主要应用于钻井液和三次采油，尽管有文献提及可作为压裂液使用，但未见详细性能及现场应用报道。生物胶具有无毒、增黏能力强、假塑性、性能稳定等特点，尤其是分子间缔合作用形成的结构流体具有良好的支撑悬浮性能，尽管因为非交联状态，与冻胶压裂液相比滤失量大，但对于目前主体压裂改造的致密储层，滤失对压裂液造缝基本没有影响，因此生物胶从性能上可以满足压裂液使用需求，但是目前的生物胶均为非水溶性，用于水力压裂仍不满足现场要求，因此研究人员近几年开始对生物胶进行改性研究，中石油勘探开发研究院2016年通过醚化反应改性得到一种具有分子缔合能力的生物胶FAD-120，形成的生物胶FAD-120压裂液体系在长庆油田228区块进行了试验，应用效果较好。该压裂液的成功应用，对于改变瓜尔胶压裂液对水质要求高，扩大压裂液配液水源；改变主体压裂液依赖瓜尔胶进口，降低压裂液成本；以及对保障大规模体积改造和“工厂化”作业的顺利实施有着深远意义。

本研究人员在前人研究的基础上，通过对刺云实胶进行改性，得到一种性能优良，功能多样的压裂液体系，较现有市售的生物胶压裂液具有更加优异的粘弹性、携砂性等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种改性生物胶压裂液及其制备方法。该方法将刺云实胶与甲基丙烯酸、4-乙烯苯磺酸在碱性条件下通过酯化和聚合反应得到聚合物胶体，制得的胶体通过干燥和粉碎最终得到改性生物胶压裂液。改性生物胶压裂液具有较好的耐温和耐矿化度性能，耐温≥115℃；耐盐达到150000mg/L以上；在使用浓度为0.12％浓度下，表观粘度达到30mPa.s以上。

为了实现上述目的，本发明的目的之一提供一种改性生物胶压裂液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将刺云实胶倒入有机械搅拌器的四口烧瓶中，将氢氧化钠溶液加入其中，在搅拌速率为300～500rpm条件下形成分散液，随后通入氮气，待10～20min后，升温至40～70℃，恒温搅拌2～5h，得到混合溶液；

(2)在上述混合溶液中加入甲基丙烯酸、4-乙烯苯磺酸，反应温度降低至20～40℃，然后用恒压滴液漏斗缓慢加入引发剂水溶液，滴加速率为7～10滴/min，滴加完毕后，在用恒压滴液漏斗滴加交联剂与氢氧化钠的混合液，滴加速率为5～25滴/min；待全部滴加完毕后，停止搅拌，将反应温度升温至60～75℃，继续恒温反应3～5h，得到聚合物胶体状；

(3)将上述聚合物胶体状从四口烧瓶中取出，放入55～75℃的鼓风干燥箱中干燥1～3h，至半干状态，然后剪碎，再干燥至恒重，最后取出半成品，放入粉碎机中粉碎，过30～50目筛子后即为所需的改性生物胶压裂液。

优选地，所述的刺云实胶、甲基丙烯酸、4-乙烯苯磺酸的质量比为1:2.5～30:0.5～15；

更优选地，所述的刺云实胶、甲基丙烯酸、4-乙烯苯磺酸的质量比为1:8～12:4～7；