[发明专利]锆冻胶水基压裂液

说明书

本发明是属于水基压裂液的配方改进。

压裂可使油井增产、水井增注，通常使用的压裂液分为两类，一类是油基压裂液，另一类是水基压裂液。前类压裂液适用于压裂油井、保护油层，特别适用于粘土含量高的地层。但它的价格昂贵，并且不安全（易燃）。后一类压裂液便宜、安全，只要配方得当，可用于压裂油井、水井。这后一类压裂液主要是指水基冻胶压裂液，它不但粘度高，摩阻低，能在指定时间破胶水化，而且水化后粘度低，便于排液，其缺点是不适用于粘土含量高的地层，尤其是碱性的水基冻胶压裂液，破胶水化后会使地层的粘土膨胀，减少地层的渗透率，影响压裂效果。在现场中，曾用过各类水基冻胶压裂液，如硼冻胶、钡冻胶、铬冻胶和铝冻胶，而以硼冻胶的使用为最多。这种硼冻胶虽然易于交联，所产生的冻胶具有极好的粘弹性，而且成胶剂和交联剂都便宜易得，但其最大的缺点是破胶水化后有大量的残渣，堵塞地层，且破胶后的残渣（由于是碱性交联）会引起粘土膨胀，影响压裂效果。1971年以来，国外在高温地层也用过锆冻胶压裂液，但所使用的交联剂是价格昂贵的有机锆。

本发明的目的就是针对上述硼冻胶压裂液的缺点，用一种新型的交联剂，在酸性条件下将聚丙烯酰胺交联起来，为压裂粘土含量高的油层提供一种高粘度、低摩阻、能在指定时间内破胶水化，水化后残液粘度低，无残渣，并且具有粘土防膨性能和与油不乳化的优质压裂液。本发明所说的新型交联剂是指氯氧化锆（ZrOCl₂）、氯化锆（ZrCl₄）或硫酸锆（Zr（SO₄）₂）等无机锆化合物。它们可在酸性条件（最佳范围pH值为3～4）下交联未水解或低水解度的聚丙烯酰胺，产生如同硼冻胶那样的粘弹性好的冻胶。这种无机锆化合物（如ZrOCl₂）在压裂液作为携砂液时是交联剂，在破胶水化后，它又是一种粘土防膨剂，能有效地抑制粘土膨胀。

交联剂氯氧化锆使用的浓度为0.01～0.05%（重），成胶剂聚丙烯酰胺（分子量＞300万）的浓度为0.4～0.8%（重），交联后，所得冻胶的降阻性能均可达0.7～0.8%（重）的田菁粉-硼砂冻胶所达的指标。而且在原配方中加入0.01～0.05%（重）的氧化剂（如K₂S₂O₈等），可使该冻胶在指定的时间内破胶水化。水化后，残液中无残渣，此时的无机锆化合物又是粘土防膨剂。

上文所提的浓度均为体系浓度。

无机锆化合物（如ZrOCl₂）便宜易得，采用上述配方不仅可达到和超过田菁粉-硼砂冻胶压裂液的各种性能，而且还可使成本费用降低18～35%。