本發(fā)明涉及瓜爾膠增稠劑改性及海水基壓裂液，尤其是涉及一種海水基改性瓜爾膠壓裂液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著油氣勘探開采技術(shù)的發(fā)展，海洋石油開采力度也逐漸加大，而低滲透、致密油氣在海洋油氣資源中占據(jù)重要的位置。海上低滲透、致密油氣非常規(guī)油氣田主要以砂巖儲層為主，具有地質(zhì)埋藏較深，溫度較高，泥質(zhì)含量較大，巖石孔隙度小等特點，因此需要采用高溫壓裂液對其進行地層改造，以提升單井產(chǎn)量。

2、目前海上壓裂所用壓裂液大多為淡水配制的瓜爾膠壓裂液，然而淡水瓜爾膠壓裂液存在運輸困難、配制壓裂液周期長、平臺清潔難度大等問題；常規(guī)瓜爾膠配制海水基壓裂液存在溶解速率慢、交聯(lián)過程中有沉淀等問題，如羥丙基瓜爾膠增稠劑溶于海水配制壓裂液，通常需要額外較大量的螯合助劑螯合硬度離子，避免硬度離子在交聯(lián)過程與氫氧根發(fā)生沉淀干擾使用。羧甲基瓜爾膠增稠劑配制壓裂液雖具有耐高溫性，但增稠劑在高硬度水質(zhì)溶解速度慢，不適用高礦化度、高鈣鎂離子的海水水質(zhì)，同時也存在需要額外較大量的螯合助劑螯合硬度離子。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種海水基改性瓜爾膠壓裂液。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種該海水基改性瓜爾膠壓裂液的制備方法。

3、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明提供了一種海水基改性瓜爾膠壓裂液，包括體積份數(shù)計的如下組分：

5、有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液100份；所述有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液為有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠溶于海水中配制而成，有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠在海水中的質(zhì)量濃度為0.50％-0.65％；

6、溫度穩(wěn)定劑0.1-0.3份；

7、ph調(diào)節(jié)劑0.4-1份；

8、破乳助排劑0.3-0.5份；

9、交聯(lián)劑0.2-0.8份；

10、鈣鎂螯合劑0-0.8份；

11、其中所述有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠為瓜爾膠經(jīng)羥丙基化和螯合劑接枝改性制得；螯合劑為n-氯代氨乙基二膦酸；

12、所述交聯(lián)劑為配體和含中心離子的鹽進行配位反應(yīng)制得。

13、下面對各組分進行詳細說明：

14、有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠：

15、所述有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠是瓜爾膠原粉經(jīng)過兩次化學(xué)改性后得到的，第一步羥丙基化改性，第二步接枝螯合基團(即螯合劑接枝改性)，螯合劑接枝改性所用的化學(xué)試劑(螯合劑)為n-氯代氨乙基二膦酸。

16、在一些實施方式中，有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠通過以下方法制備得到：

17、(1)先將瓜爾膠原粉進行羥丙基化，然后進行洗滌、干燥，得到羥丙基化的瓜爾膠；

18、(2)再將羥丙基化的瓜爾膠用有機膦酸螯合劑進行接枝，然后進行洗滌、干燥。

19、進一步，步驟(1)包括：將瓜爾膠原粉分散于溶劑中，加入催化劑，加入環(huán)氧丙烷，控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，反應(yīng)完成后，使體系冷卻到室溫，然后進行洗滌、干燥，得到羥丙基化的瓜爾膠；

20、優(yōu)選地，瓜爾膠的分散溶劑為異丙醇，是瓜爾膠質(zhì)量的1～3倍。

21、優(yōu)選地，催化劑為naoh，其加入量為瓜爾膠質(zhì)量的17～25％，配制成20％的水溶液添加；

22、優(yōu)選地，環(huán)氧丙烷的加入量為瓜爾膠質(zhì)量的20～30％；

23、優(yōu)選地，反應(yīng)溫度為50～70℃，反應(yīng)時間為2～5h；

24、優(yōu)選地，洗滌采用醇水混合液，醇和水的體積比為65:35～80:20，醇可以為乙醇、異丙醇等；

25、優(yōu)選地，羥丙基化的瓜爾膠中羥丙基的取代度為0.25～0.35，其檢測方法為核磁氫譜法。

26、進一步，步驟(2)包括：將羥丙基化的瓜爾膠分散于溶劑中，加入催化劑，加入有機膦酸螯合劑n-氯代氨乙基二膦酸，控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，反應(yīng)完成后，使體系冷卻到室溫，然后進行洗滌、干燥、中和，得到有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠。

27、優(yōu)選地，催化劑為naoh，其加入量為羥丙基化的瓜爾膠質(zhì)量的20～25％，配制成20％的水溶液添加；

28、優(yōu)選地，n-氯代氨乙基二膦酸的加入量為羥丙基化的瓜爾膠質(zhì)量的25～60％；

29、優(yōu)選地，反應(yīng)溫度為60～75℃，反應(yīng)時間為2～3h；

30、優(yōu)選地，洗滌采用醇水混合液，醇和水的體積比為65:35～75:25，醇可以為乙醇、異丙醇等。

31、接枝后有機膦酸基團的取代度為0.20～0.35，其檢測方法為核磁氫譜法。

32、改性后的增稠劑有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠具有耐高硬度、速溶等特性。瓜爾膠接枝羥丙基、多元膦酸官能團，一方面降低了瓜爾膠氫鍵作用，有助于瓜爾膠的速溶，另一方面，多元膦酸官能團可以起到螯合鈣鎂離子的作用，進一步促進速溶，且在壓裂液使用過程中大幅降低或避免了鈣鎂離子螯合劑的使用。

33、將有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠溶于海水中配制成有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液，其質(zhì)量百分比例如為0.5％、0.55％、0.6％、0.65％，但不限于此。

34、有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液的體積份數(shù)為100份。

35、溫度穩(wěn)定劑：

36、所述溫度穩(wěn)定劑采用咪唑啉、對甲苯磺酸吡啶鹽中的一種或兩種的水溶液。優(yōu)選地，溶質(zhì)總濃度為10％-30％。

37、溫度穩(wěn)定劑的體積份數(shù)例如為0.1份、0.2份、0.3份，但不限于此。

38、溫度穩(wěn)定劑為給電子有機物，該類化合物能夠捕捉壓裂液高溫工作過程中的氧化自由基等，加入壓裂液體系后會提升壓裂液的耐溫性能。

39、ph調(diào)節(jié)劑：

40、在一些實施方式中，所述ph調(diào)節(jié)劑采用氨水-氯化銨緩沖液、乙醇胺復(fù)配而成。

41、在一種具體的實施例中，所述ph調(diào)節(jié)劑按照以下比例配制：

42、將5.4g氯化銨和35ml氨水稀釋成80-95ml水溶液，再加5-15ml乙醇胺，再加水定容至100ml。

43、ph調(diào)節(jié)劑的體積份數(shù)例如為0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9份，但不限于此。

44、破乳助排劑：

45、所述破乳助排劑采用非離子表面活性劑、水性非離子破乳劑復(fù)配而成，非離子表面活性劑為選自聚氧乙烯型a7n、烷基酚聚氧乙烯醚np-10、烷醇酰胺型6502和聚醚型pluronic?pe6100中的一種或多種，所述水性非離子破乳劑劑為脂肪醇聚醚類b-28。

46、破乳助排劑的體積份數(shù)例如為0.3、0.4、0.5份，但不限于此。

47、交聯(lián)劑：

48、所述交聯(lián)劑為配體和含中心離子的鹽進行配位反應(yīng)制得。

49、在一些實施方式中，交聯(lián)劑通過以下方法制備得到：

50、將配體加入含中心離子的鹽溶液中，一定溫度條件下，經(jīng)過攪拌后反應(yīng)得到交聯(lián)劑；

51、優(yōu)選地，配體為選自三乙醇胺、2-羥基丙酸和檸檬酸中的一種或幾種；

52、優(yōu)選地，含中心離子的鹽為選自十水硼酸鈉、五水硼酸鈉、四硼酸鈉、硫酸鋯、醋酸鋯和碳酸鋯中的一種或幾種；

53、優(yōu)選地，配體和含中心離子的鹽的質(zhì)量比為0.5～3；

54、優(yōu)選地，反應(yīng)溫度為20～50℃，反應(yīng)時間為1～5h；

55、交聯(lián)劑的體積份數(shù)例如為0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8份，但不限于此。

56、第二方面，本發(fā)明提供了一種上述海水基改性瓜爾膠壓裂液的制備方法，包括以下步驟：

57、(1)有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液制備：向海水中加入有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠，得到有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液；

58、(2)向有機膦酸羥丙基改性瓜爾膠水溶液中加入溫度穩(wěn)定劑、ph調(diào)節(jié)劑、破乳助排劑和交聯(lián)劑，鈣鎂螯合劑(部分中低溫壓裂液配方不需要加)，混合均勻得到海水基改性瓜爾膠壓裂液。

59、各組分同第一方面描述。

60、有益效果

61、本發(fā)明壓裂液中設(shè)計一種具有螯合基團、羥丙基基團的改性瓜爾膠增稠劑，羥丙基基團可以有效破壞瓜爾膠氫鍵作用，提高其在水相中的溶解速率。螯合基團可以在改性瓜爾膠溶解過程螯合硬度離子，進一步提升瓜爾膠在海水中的溶解速率，并大幅降低或避免加入額外的鈣鎂離子螯合劑。

62、在上文中已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明，但是上述實施方式本質(zhì)上僅是例示性，且并不欲限制本發(fā)明。此外，本文并不受前述現(xiàn)有技術(shù)或
技術(shù)實現(xiàn)要素：
或以下實施例中所描述的任何理論的限制。