[發明專利]一種高溫延緩型有機硼鋯交聯劑的制備方法

有效

• 申請號: 201110204165.7
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102337113A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 沈一丁;蘇瑩;趙秀波;劉觀軍;趙建波;賴小娟
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于油田開采領域中的交聯劑，特別涉及油田開采領域中的高溫延緩型有機硼鋯交聯劑的制備方法。

背景技術

壓裂技術是油氣田開采必不可少的措施，壓裂液是壓裂工藝技術主要組成部分。交聯劑是壓裂液的重要組成部分，交聯劑的好壞直接決定著壓裂液的性能的優劣，也直接關系到壓裂作業的成敗。

水基壓裂液中的交聯劑經過了從硼酸鹽到鈦、鋯、硼聚合物等金屬類交聯劑的發展過程。20世紀80年代，隨著深層油氣藏的勘探與開采，國內外相繼開發了有機鈦(鋯)等體系的交聯劑，這類交聯劑具有良好的延緩交聯能力與耐高溫等性能，但是難破膠、返排效率低、對裂縫導流能力損害嚴重。90年代以來，國內外又相繼開展了有機硼交聯劑的研究，其具有易破膠、低傷害等優點，能根據儲層特點及工藝要求實現可控的延遲交聯時間，降低施工過程中的摩阻，但其僅適合在低于150℃的地層中使用，超過這個溫度就需要更高濃度的胍膠和更大用量的交聯劑來維持裂縫中的液體黏度，這樣會導致壓裂液摩阻升高、破膠后產生更多的殘渣，并使成本增加。本發明制備的硼鋯復合交聯劑具有用量少、延遲交聯時間可控、耐高溫、易破膠、低傷害、低摩阻的優點。王棟，王俊英，劉洪升等(王棟，王俊英，劉洪升，等.水基壓裂液高溫延緩型有機硼鋯交聯劑CZB-03的制備[J].油田化學，2004，21(2)：113-115.)分別先合成有機硼和有機鋯，之后再進行混合，制備硼鋯復合交聯劑；張文勝，秦利平，任占春等(張文勝，秦利平，任占春，等。壓裂用有機硼鋯交聯劑0BZ-1[J].油田化學，1996，13(3)：210-213.)提出了在控制反應條件下在有機硼中引進有機鋯絡合物而制得交聯劑，其主要使用在140℃的地層中；專利CN?101945970A用鏈烷醇胺然后用水和任選的且優選地用羥基亞烷基二胺，然后用硼化合物接觸鋯絡合物制的交聯劑，其主要使用在135℃的地層中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有用量少、延遲交聯時間可控、耐高溫、易破膠、低傷害、低摩阻的特點的高溫延緩型有機硼鋯交聯劑的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1)配制復合溶劑：將丙三醇和水按1∶3～5的質量比混合，攪拌均勻得復合溶劑；

2)按質量份數在干凈的燒瓶中加入74-80份的復合溶劑、1-3份的無機鋯鹽，攪拌至完全溶解，然后再加入11-15份的硼化合物，在60℃下反應30-60min得混合物；

3)再向步驟2)得到的混合物中加入11-15份的多元醇、4-5份的三乙醇胺和0.1-0.2份的EDTA-2Na，升溫至80℃，反應4-5h；

4)用NaOH水溶液調節pH至7-9，得有機硼鋯交聯劑。

所述的無機鋯鹽為四氯化鋯或氧氯化鋯或是兩者的混合物。

所述的硼化合物為硼酸或硼砂或兩者的混合物。

所述的多元醇為山梨醇或甘露醇或是兩者的混合物。

本發明采用硼、鋯雙核心離子、復合溶劑和在同一體系制備硼鋯交聯劑。本發明制備的交聯劑在0.3％的濃度下與胍膠交聯形成的凍膠可耐溫在170℃以上；交聯時間在2-6min范圍內可調；解決了壓裂施工中要求壓裂液高粘度與低摩阻之間的矛盾，并且破膠容易，可有效降低傷害，有利于提高支撐裂縫的導流能力，改善壓裂效果，對提高油氣田生產能力可以起到十分明顯的促進作用。

具體實施方式

實施例1：

1)配制復合溶劑：將丙三醇和水按1∶3的質量比混合，攪拌均勻得復合溶劑；

2)按質量份數在干凈的燒瓶中加入74份的復合溶劑、2份的四氯化鋯，攪拌至完全溶解，然后再加入13份的硼酸，在60℃下反應40min得混合物；

3)再向步驟2)得到的混合物中加入13份的山梨醇、4份的三乙醇胺和0.1份的EDTA-2Na，升溫至80℃，反應4h；

4)用NaOH水溶液調節pH至7，得有機硼鋯交聯劑。

經測試，本實施例制備的有機硼鋯交聯劑在0.3％的濃度下與100mL0.5％胍膠水溶液交聯得到的凍膠其延遲交聯時間和耐溫性如下：

實施例2：

1)配制復合溶劑：將丙三醇和水按1∶5的質量比混合，攪拌均勻得復合溶劑；

2)按質量份數在干凈的燒瓶中加入76份的復合溶劑、3份的氧氯化鋯，攪拌至完全溶解，然后再加入11份的硼砂，在60℃下反應60min得混合物；