[發明專利]一種聚合物壓裂液用交聯劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201310193694.0
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103275690A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 吳志俊;張子明;鄧宏;李超;李玉印;周坤;邵恒玉;馬振;張滕;包放;關偉;羅淇峰;趙燁
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;E21B43/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

技術領域

本發明是關于一種聚合物壓裂液用交聯劑及其制備和應用。

背景技術

壓裂技術是油田中后期開發增產的主要措施之一，壓裂液體系性能的好壞直接影響壓裂改造效果。目前，我國使用較多的壓裂液體系仍為胍膠壓裂液。由于羥丙基胍膠(一級)原材料價格由2010年的18300元/噸升至2012年的158000元/噸，極大的增加了壓裂成本，制約了壓裂技術的推廣。新型聚合物壓裂液由于具有低成本、低摩阻、低殘渣、易返排、對地層傷害小、貯存時間長等優勢，可以替代常規胍膠壓裂液。

目前在油田調剖堵水方面，廣泛應用聚丙烯酰胺及其配套交聯劑，此類交聯劑主要為有機鉻類、檸檬酸鋁類。

譬如，專利CN102634329A中介紹了低分子聚合物壓裂液交聯劑，其特征是：交聯劑由A劑和B劑組成，A劑與B劑重量比為4:1，混合均勻，得到交聯劑。A劑各組分重量百分比：氯化鋁，10%；氧氯化鋯，10%；氫氧化鈉，8%；甘油，10%；乳酸，10%；甲醇，20%；水，32%；A劑的制備：先在反應釜加入水、氯化鋁與氧氯化鋯，攪拌10分鐘，再加入甘油、乳酸，攪拌反應10min，再加入氫氧化鈉，攪拌反應5min，得到A劑；B劑各組分重量百分比為：乙二醛，60%；苯酚，40%；B劑的制備：首先將苯酚加熱60-65℃使其融化；其次，在反應釜中加入乙二醛，再將融化的苯酚倒入反應釜中，在溫度70-75℃條件下攪拌30-40分鐘，得到B劑。

將該類交聯劑應用于含羧酸基聚合物壓裂液時，形成的凍膠挑掛狀態不好，用玻璃棒挑掛凍膠，不能有效挑起，不利于壓裂施工。

為了解決上述問題，本發明提供一種與聚合物壓裂液增稠劑配套使用的添加劑，尤其適用于含羧酸基聚合物壓裂液。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種聚合物壓裂液用交聯劑。

本發明的另一目的在于提供所述聚合物壓裂液用交聯劑的制備方法。

本發明的再一目的在于提供所述聚合物壓裂液用交聯劑的應用。

為達上述目的，一方面，本發明提供了一種聚合物壓裂液用交聯劑，所述交聯劑主要由如下重量百分比成分制備而成：有機酸：15～30%，無機堿：4～8%，有機胺：10～18%，三價金屬離子鹽：4～10%，四價鋯鹽：7～15%，醛：1～5%，余量為水。

根據本發明所述的交聯劑，所述有機酸可以為本領域現有技術任何的有機酸，本領域技術人員清楚的知曉本領域所適用的有機酸種類，本領域技術人員在閱讀本發明后，能夠在現有技術中選擇適于本領域的有機酸。

然而本發明優選的有機酸為酒石酸、檸檬酸、乳酸中的一種，主要作用為絡合金屬離子。

根據本發明所述的交聯劑，所述無機堿可以為本領域現有技術任何的無機堿，本領域技術人員清楚的知曉本領域所適用的無機堿種類。然而本發明優選的無機堿為碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種的混合，主要作用為中和有機酸。

本發明優選的有機胺為三乙醇胺，主要作用為提高凍膠交聯強度。

本發明優選的三價金屬離子鹽為三氯化鉻、三氯化鋁、硫酸鋁中的一種或多種的混合，主要作用為提供交聯點。

本發明優選的四價鋯鹽為四氯化鋯、氧氯化鋯或二者的混合，主要作用為提供交聯點。

本發明優選的醛為甲醛、乙二醛、戊二醛中的一種或多種的混合，主要作用為提高凍膠的抗溫性能。

另一方面，本發明還提供了所述聚合物壓裂液用交聯劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：

將有機酸、水、堿、有機胺、三價金屬離子鹽、四價鋯鹽和醛化學品為基本原料，在35-65℃條件下，按順序投料合成。

根據本發明所述的方法，本發明將上述組分按照上述順序加入混合即可，為了進一步提高本發明合成的交聯劑性能，本發明進一步優選的是，是先加入有機酸、水，攪拌后加入無機堿，維持體系反應溫度為35-65℃，攪拌完全溶解后加入三價金屬離子鹽、四價鋯鹽，攪拌3小時，再加入有機胺和醛，攪拌3小時，冷卻后即得成品。

其中進一步優選加入有機酸、水，攪拌1小時后加入無機堿。

再一方面，本發明還提供了所述聚合物壓裂液在制備油田壓裂液中的應用。

其中優選所述壓裂液為含羧基聚合物壓裂液。

使用本發明的交聯劑配制壓裂液時，可以先配制質量濃度為0.5-0.6%的含羧酸基聚合物溶液，用無機酸，譬如鹽酸調節pH值為5.5-6，再加入體積為配制的含羧酸基聚合物溶液體積0.3%～0.5%的本發明的交聯劑，攪拌35～50秒即得。