[發明專利]一種有機硼交聯劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201611249415.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108251095A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 崔佳;張汝生;趙夢云;蘇長明;蘇建政;張鎖兵;劉松;鄭承綱;史愛萍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發明提供了一種有機硼交聯劑，以重量份計，包括有機醇15?50份，有機硼酸酯3?8份，有機硅酸酯2?5份，有機胺化合物3?10份和任選的非質子性有機溶劑5?10份。所述有機硼交聯劑在低濃度下具有良好的耐剪切能力、延緩交聯能力和耐溫能力，具有廣泛的應用前景。本發明還提供了所述有機硼交聯劑的制備方法及應用。

技術領域

本發明屬于石油開發領域，涉及一種有機硼交聯劑及其制備方法和應用。

背景技術

在油氣開發的壓裂施工中，為了實現造縫和攜砂等功能，壓裂液應具有較高的粘度和粘彈性，并且為了降低成本和降低傷害，還要求具有較低的稠化劑濃度，同時能夠完成加砂。壓裂液中普遍使用稠化劑與交聯劑構成交聯體系來實現增粘和提高彈性。通過優化稠化劑與交聯劑的比例，使壓裂液的流變性指標如粘度、粘彈性等達到造縫和攜砂的工藝要求。通常需要應用化學交聯技術來調節壓裂液的流變性，例如壓裂液中稠化劑通常采用植物膠或植物膠衍生物，而交聯劑通常采用無機硼酸鹽、鋯酸鹽等物質，利用稠化劑與交聯劑之間發生的交聯反應，使水溶液中稠化劑分子的線性溶膠轉變為具有空間交聯網絡的體型凍膠，從而使壓裂液在高溫高壓下具有很好的粘彈性，完成造縫、攜砂等功能。

交聯劑是水基植物膠壓裂液的一個重要組分，通過與合成高聚物或天然高聚物(植物膠)以多種鍵態形式絡合能夠形成高粘度凝膠體，以滿足壓裂施工中造縫和攜砂的需要。很多離子都可以用來交聯水溶性聚合物，硼酸鹽、鈦(IV)、鋯(IV)和鋁(III)等化合物都是常用的交聯劑。硼酸鹽化合物或絡合金屬復合物，一般通過糖類鏈上的順式羥基形成交聯，并最終形成交聯網狀和高粘度溶液。

有機硼交聯劑作為一種新型交聯劑，在使用效率上具有優勢。自上世紀60年代末開始使用交聯水基壓裂液以來，隨著井深的增加和井溫的升高，對壓裂液的粘度提出了更高的要求。決定壓裂液凍膠網絡結構穩定性的兩個主要因素是聚合物主鏈的穩定性和交聯官能團的穩定性，主要成分是稠化劑和交聯劑。有機硼交聯劑是在油氣開采的壓裂、酸化、堵水、調剖和驅油等施工中使用的不同種類工作液的交聯劑，用于調節和控制這些采油工作液的流變性，包括植物膠及其衍生物、聚丙烯酰胺及其衍生物。

有機硼交聯劑具有良好的溶解性、延遲交聯特性等優點。目前文獻報道的有機硼交聯劑均由無機硼化合物與有機醇類化合物組合形成。現有有機硼類交聯劑的共同特點是通過無機硼化合物與有機醇醛類化合物復配或制備得到，配合物成鍵方式主要是硼-氧鍵。1999年，李志航報道了一種高溫延緩型有機硼交聯劑OB-200的合成研究，以硼酸鹽與有機多元醇化合物為原料制得(《油田化學》，1999，16，323-325)。2001年，吳敏報道了一種壓裂用有機硼交聯劑CT9-6的研究，是以硼酸鹽與有機多元醇化合物為原料制得(《石油與天然氣化工》，2001，308-312)。2003年，盧擁軍等申請了一種有機硼延遲交聯植物膠壓裂液，是由硼砂、乙二醛及三乙醇胺等組成(CN 1524920 A)。2003年，劉洪升等報道了一種高溫延緩型有機硼交聯劑，是由硼酸鹽、葡萄糖酸鈉與有機醇等制得(《油田化學》，2003，20，125-128)。2010年，譚佳等報道了一種壓裂用有機硼交聯劑CQ-OBC，是由硼砂、有機醇等制得(《石油與天然氣化工》，2010，518-520)。2011年，沈一丁等申請了一種固體有機硼交聯劑的制備方法，以硼酸鈉與多羥基糖類化合物作為原料制得(CN 102154001 B)。2013年，翟向萍等申請了一種抗高溫有機硼交聯劑的制備方法，以無機硼化合物、多元醇及有機酸等作為原料制得(CN 103396780 A)。2006年，美國化學會志報道了一類含硼氮鍵的苯硼酸化合物結構與性質研究，該化合物的特點為在分子內形成B-N雜五元環結構(J.Am.Chem.Soc.2006,128,1222-1232)。

然而，現有有機硼交聯劑的制備工藝和使用步驟復雜繁瑣，運輸困難，價格昂貴且不環保，限制了有機硼交聯劑的廣泛應用。

發明內容