一种清洁压裂液用生物酶破胶剂及其制备方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810429059.0 (22)申请日 2018.05.08 (71)申请人 中国石油集团川庆钻探工程有限公 司长庆井下技术作业公司 地址 710018 陕西省西安市未央区长庆兴 隆园小区长庆大厦1203室 (72)发明人 王改红高燕王祖文张冕 宇文昔涵邵秀丽李婧陈亚联 武志学卫娟 (74)专利代理机构 西安吉盛专利代理有限责任 公司 61108 代理人 吴倩倩 (51)Int.Cl. C09K 8/68(2006.01) C09K 8/86(2006.01) C09K 8

2、/88(2006.01) C09K 8/90(2006.01) (54)发明名称 一种清洁压裂液用生物酶破胶剂及其制备 方法 (57)摘要 本发明提供了一种清洁压裂液用生物酶破 胶剂及其制备方法， 所述生物酶破胶剂， 以重量 份计， 由半乳甘露聚糖酶液15-20份、 羟烷基壳聚 糖5-10份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷2-6份、 聚乙二醇30-40份、 水100份组成； 所述制备方法 为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟烷基壳聚 糖及水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基 铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至55， 然后加入 配方量的聚乙二醇， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 所得生

3、物酶破胶剂在60-90的储层温度下都具 有较好的性能， 各组分的高温稳定性较好， 笼型 分子也能对酶液进行保护， 在高温下仍然保持较 好的活性； 同时各组分通过协同作用， 能够实现 缩短压裂液的破胶时间并且减少破胶后的残渣 含量。 权利要求书1页 说明书5页 CN 108611083 A 2018.10.02 CN 108611083 A 1.一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 以重量份计， 所述生物酶破胶剂由半 乳甘露聚糖酶液15-20份、 羟烷基壳聚糖5-10份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷2-6份、 聚乙 二醇30-40份、 水100份组成。 2.如权利要求1所述的一种清洁压裂

4、液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述半乳甘露聚 糖酶液的酶活力为5000-15000U/mL。 3.如权利要求1所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述羟烷基壳聚 糖为羟甲基壳聚糖、 羟乙基壳聚糖中的一种或两种。 4.如权利要求1所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述羟烷基壳聚 糖为羟甲基壳聚糖和羟乙基壳聚糖的混合物。 5.如权利要求4所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述羟甲基壳聚 糖和羟乙基壳聚糖的重量比为3： 1。 6.如权利要求1所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述聚乙二醇选 自聚乙烯醇1788、 聚乙烯醇179

5、9、 聚乙烯醇2388、 聚乙烯醇2399中的至少一种。 7.如权利要求1所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述聚乙二醇为 聚乙烯醇1799和聚乙烯醇2399的混合物。 8.如权利要求7所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂， 其特征在于： 所述聚乙烯醇 1799和聚乙烯醇2399的重量比为2:5。 9.权利要求1-8中任一项所述的一种清洁压裂液用生物酶破胶剂的制备方法， 其特征 在于， 包括如下步骤： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟烷基壳聚糖及水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至55， 然后加入配方量的聚乙二醇， 搅拌1h， 冷却至室

6、温， 即得所述生物酶破胶剂。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108611083 A 2 一种清洁压裂液用生物酶破胶剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及油气井压裂液破胶剂领域， 具体涉及一种清洁压裂液用生物酶破胶剂 及其制备方法。 背景技术 0002 目前， 国内外各大油气田陆续开发出系列可回收清洁压裂液体系， 通过对返排液 进行沉降除杂质、 去离子工艺等处理后进行措施后返排液回用； 且储层为干层条件下清洁 压裂液破胶困难、 而常规生物酶破胶剂在储层温度较高时极易失去活性， 造成中高温储层 压裂液破胶效果差等问题； 同时， 由于返排液水质复杂， 其中可能存在未完全降解的聚合物 稠化

7、剂及过量的过氧化物破胶剂等。 0003 不同的压裂液体系采用不同的破胶方法， 实现破胶主要有热力、 机械、 生物、 化学 四种途径。 最常用的破胶方法是利用生物和化学方法。 通常是酶和氧化剂。 常见的氧化剂有 过硫酸钾、 过硫酸铵等， 当温度高于50左右时过氧化物会分解为高反应活性的自由基， 能 迅速地破坏聚合物主链， 有效地使主链断裂达到破胶目的。 温度越高， 氧化剂的反应活性越 强， 破胶也就越迅速和彻底。 但是当温度低于50左右时， 氧化剂就很难发挥作用， 破胶效 果明显下降。 因此， 氧化剂在低温油气层压裂过程中很难达到破胶的目的。 0004 在低温下， 酶破胶剂效果显著， 但是受到p

8、H和温度限制。 酶破胶剂只和特殊的聚合 物发生反应， 不会产生附加的地层伤害， 环保性较好， 对石油生产环境和人无伤害， 无污染。 酶破胶剂有无限活性， 不易被消耗， 用量小， 使用方便， 比如一种 -淀粉酶每分钟能周转或 劈开1100000个链系， 相反， 一个过硫酸铵只能激发两个反应(催化时只有一种自由基释 放)。 0005 因此， 有必要开发一种性能优良的生物酶破胶剂及制备工艺。 发明内容 0006 为解决上述技术问题， 本发明提出了一种清洁压裂液用生物酶破胶剂及其制备方 法。 0007 所述清洁压裂液用生物酶破胶剂以重量份计， 所述生物酶破胶剂由半乳甘露聚糖 酶液15-20份、 羟烷基

9、壳聚糖5-10份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷2-6份、 聚乙二醇30-40 份、 水100份组成。 0008 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为5000-15000U/mL。 0009 所述羟烷基壳聚糖为羟甲基壳聚糖、 羟乙基壳聚糖中的一种或两种。 0010 所述羟烷基壳聚糖为羟甲基壳聚糖和羟乙基壳聚糖的混合物。 0011 所述羟甲基壳聚糖和羟乙基壳聚糖的重量比为3： 1。 0012 所述聚乙二醇选自聚乙烯醇1788、 聚乙烯醇1799、 聚乙烯醇2388、 聚乙烯醇2399中 的至少一种。 0013 所述聚乙二醇为聚乙烯醇1799和聚乙烯醇2399的混合物。 说明书 1/5 页 3 CN 10

10、8611083 A 3 0014 所述聚乙烯醇1799和聚乙烯醇2399的重量比为2:5。 0015 一种清洁压裂液用生物酶破胶剂的制备方法， 包括如下步骤： 将配方量的半乳甘 露聚糖酶液、 羟烷基壳聚糖及水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半 硅氧烷， 加热至55， 然后加入配方量的聚乙二醇， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得所述生物酶破 胶剂。 0016 本发明所提供的破胶剂通过各组分的协同作用， 能够实现缩短压裂液的破胶时间 并且减少破胶后的残渣含量， 适用于清洁压裂液， 适用于油田中的各个储层。 0017 本发明的优点在于： 0018 1.本发明提供的破胶剂在60

11、-90的储层温度下都具有较好的性能， 各组分的高 温稳定性较好， 笼型分子也能对酶液进行保护， 在高温下仍然保持较好的活性。 0019 2.所述四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷的离子组成以及笼型结构， 能够较好的与半 乳甘露聚糖酶相匹配， 减少破胶后的残渣含量， 在羟烷基壳聚糖的调节下， 缩短破胶时间。 0020 3.本发明所提供的生物酶破胶剂中的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷和羟烷基壳 聚糖能够共同起到缩短压裂液的破胶时间和减少破胶后的残渣含量， 能够较好的用于清洁 压裂液， 适用于油田中的各个储层。 具体实施方式 0021 实施例1 0022 以重量份计， 所述清洁压裂液用生物酶破胶剂由半乳甘露聚糖

12、酶液15-20份、 羟烷 基壳聚糖5-10份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷2-6份、 聚乙二醇30-40份、 水100份组成。 0023 该生物酶破胶剂的制备方法， 包括如下步骤： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟烷 基壳聚糖及水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至55 ， 然后加入配方量的聚乙二醇， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0024 本发明所得生物酶破胶剂通过各组分的协同作用， 能够实现缩短压裂液的破胶时 间并且减少破胶后的残渣含量， 适用于清洁压裂液， 适用于油田中的各个储层。 0025 实施例2 0026 在实施例1的基础上， 所述半乳甘

13、露聚糖酶液的酶活力为5000-15000U/mL。 0027 所述羟烷基壳聚糖为羟甲基壳聚糖、 羟乙基壳聚糖中的一种或两种。 优选地， 所述 羟烷基壳聚糖为羟甲基壳聚糖和羟乙基壳聚糖按重量比为3： 1的比例混合而成。 0028 所述聚乙二醇选自PVA1788、 PVA1799、 PVA2388、 PVA2399中的至少一种。 优选地， 所 述聚乙二醇为PVA1799和PVA2399按重量比为2： 5的比例混合而成。 0029 所述PVA1788、 PVA1799的聚合度(n)均为1700， 醇解度分别为88、 99； 所述 PVA2388、 PVA2399的聚合度(n)均为2300， 醇解度分

14、别为88、 99。 0030 所述四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷的离子组成以及笼型结构， 能够较好的与半乳 甘露聚糖酶相匹配， 减少破胶后的残渣含量， 在羟烷基壳聚糖的调节下， 缩短破胶时间。 0031 实施例3(最佳实施例) 0032 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液18份、 羟甲基壳聚糖6份、 羟 乙基壳聚糖2份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷4份、 聚乙二醇PVA1799 10份、 聚乙二醇 PVA2399 25份、 水100份组成。 说明书 2/5 页 4 CN 108611083 A 4 0033 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为10000U/mL。 0034 本实施例所

15、述生物酶破胶剂的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟甲 基壳聚糖、 羟乙基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧 烷， 加热至55， 然后加入配方量的PVA1799、 PVA2399， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0035 实施例4 0036 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液18份、 羟甲基壳聚糖8份、 四 甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷4份、 聚乙二醇PVA1799 10份、 聚乙二醇PVA2399 25份、 水100份 组成。 0037 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为10000U/mL。 0038 本实施例所述生物酶破胶剂

16、的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟甲 基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至55 ， 然后加入配方量的聚乙二醇PVA1799、 聚乙二醇PVA2399， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0039 实施例5 0040 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液18份、 羟乙基壳聚糖8份、 四 甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷4份、 聚乙二醇PVA1799 10份、 聚乙二醇PVA2399 25份、 水100份 组成。 0041 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为10000U/mL。 0042 本实施例所述生物酶破胶剂的制备方法为：

17、 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟乙 基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至55 ， 然后加入配方量的聚乙二醇PVA1799、 聚乙二醇PVA2399， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0043 实施例6 0044 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液18份、 羟甲基壳聚糖6份、 羟 乙基壳聚糖2份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷4份、 聚乙二醇PVA1799 35份、 水100份组成。 0045 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为10000U/mL。 0046 本实施例所述生物酶破胶剂的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、

18、 羟甲 基壳聚糖、 羟乙基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧 烷， 加热至55， 然后加入配方量的聚乙二醇PVA1799， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0047 实施例7 0048 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液18份、 羟甲基壳聚糖6份、 羟 乙基壳聚糖2份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷4份、 聚乙二醇PVA2399 35份、 水100份组成。 0049 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为10000U/mL。 0050 本实施例所述生物酶破胶剂的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟甲 基壳聚糖、 羟乙基壳聚糖、 水混

19、合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧 烷， 加热至55， 然后加入配方量的聚乙二醇PVA2399， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0051 实施例8 0052 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液18份、 羟甲基壳聚糖6份、 羟 乙基壳聚糖2份、 聚乙二醇PVA1799 10份、 聚乙二醇PVA2399 25份、 水100份组成。 0053 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为10000U/mL。 0054 本实施例所述生物酶破胶剂的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟甲 说明书 3/5 页 5 CN 108611083 A 5 基壳聚糖、 羟

20、乙基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加热至55， 然后加入配方量的聚乙二醇 PVA1799、 聚乙二醇PVA2399， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0055 实施例9 0056 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液15份、 羟甲基壳聚糖5份、 四 甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷2份、 聚乙二醇PVA2388 30份、 水100份组成。 0057 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为5000U/mL。 0058 本实施例所述生物酶破胶剂的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟甲 基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至5

21、5 ， 然后加入配方量的聚乙二醇PVA2388， 搅拌1h， 冷却至室温， 即得。 0059 实施例10 0060 一种生物酶破胶剂， 以重量份计， 由半乳甘露聚糖酶液20份、 羟乙基壳聚糖10份、 四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷6份、 聚乙二醇PVA1788 40份、 水100份组成。 0061 所述半乳甘露聚糖酶液的酶活力为15000U/mL。 0062 本实施例所述生物酶破胶剂的制备方法为： 将配方量的半乳甘露聚糖酶液、 羟乙 基壳聚糖、 水混合， 搅拌30min， 再加入配方量的四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷， 加热至55 ， 然后加入配方量的聚乙二醇PVA1788， 搅拌1h， 冷却至室温，

22、 即得。 0063 实施例11 0064 在市售清洁压裂液中分别加入5(质量比)的实施例3-8所得生物酶破胶剂， 然后 进行测试。 0065 1.破胶液粘度测试 0066 用毛细管粘度计测定30下粘度值。 0067 2.压裂液破胶时间测试 0068 将待测样品水浴加热， 恒温60及90， 记录粘度减小至小于5mPas时所需的时 间。 2小时以内未减小至小于5mPas， 则记录为 “-” 。 0069 3.破胶残渣含量测试 0070 将经过破胶时间测试的样品， 离心， 将固体取出， 烘干后称重， 记录残渣含量， 单位 为mg/L。 0071 测试结果列于下表1、 表2。 0072 表1 90下破

23、胶时间及残渣含量测试 0073 说明书 4/5 页 6 CN 108611083 A 6 0074 0075 表2 60下破胶时间及残渣含量测试 0076 类型破胶液黏度破胶时间残渣含量 例31.25020 例41.58035 例51.69042 例636022 例72.55525 例89.21101255 0077 结合测试结果分析可知， 本发明所得生物酶破胶剂在60-90的储层温度下都具 有较好的性能， 各组分的高温稳定性较好， 笼型分子也能对酶液进行保护， 在高温下仍然保 持较好的活性； 该生物酶破胶剂中的各组分通过协同作用， 能够实现缩短压裂液的破胶时 间并且减少破胶后的残渣含量， 适用于清洁压裂液， 适用于油田中的各个储层。 0078 本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。 除非另有限定， 本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通 常理解的相同的含义。 当存在矛盾时， 以本说明书中的定义为准。 0079 本发明前述的实例仅是说明性的， 用于解释本发明的一些特征。 所附的权利要求 旨在要求可以设想的尽可能广的范围， 且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例 的组合的选择的实施方式的说明。 说明书 5/5 页 7 CN 108611083 A 7