[发明专利]钛冻胶水基压裂液

说明书

本发明是属于水基压裂液配方的改进。

压裂可使油井增产、水井增注。通常使用的压 裂液分为两大种类，其一是油基压裂液，其二是水 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，从而减少地层的渗透率， 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。但是，其最大的缺点是破胶水化后有大量 残渣堵塞地层，且破胶后的残液(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钛冻胶压裂液，但是， 所采用的交联剂是价格昂贵的有机钛。

本发明的目的就是针对上述碾冻胶压裂液的缺 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、能在指定时间破胶水化，水化后 残液粘度低，无残渣，并且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 指四氯化钛(TiCl₄)、硫酸钛(Ti(SO₄)₂)和硫酸 亚钛(Ti₂(SO₄)₃)等无机钛化合物。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粘弹 性好的冻胶。这种无机钛化合物(如TiCl₄)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，能有效地抑制粘土的膨胀。

在交联前，应将钛交联剂的乙醇溶液(预先将 钛交联剂溶解于乙醇)用水稀释至所需浓度，即1 ～5％(重)，然后再与浓度为0.4～0.5％(重)的 成交剂聚丙烯酰胺(分子量＞300万)相交联，其 体积比为1～4∶100。交联后所得冻胶的降阻性能 均可达到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 定的时间破胶水化。水化后，残液中无残渣，此时 的无机钛化合物又是一种粘土防膨剂。

无机钛化合物(如TiCl₄)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5～16％。