[發明專利]一種有機硼交聯劑及瓜膠壓裂液

在審

• 申請號: 201710597438.6
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN109280547A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 陳凱;肖春金;黃波;左家強;宋李煜;楊峰;任占春;劉霜;陳培勝;陳磊;蘇權生
• 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勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 劉亞寧

本發明公開了一種有機硼交聯劑，是通過硼酸與有機多胺化合物在無水條件下反應制備得到的，所述有機多胺化合物選自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或聚乙烯亞胺。本發明還公開了一種瓜膠壓裂液：羥丙基瓜膠0.2%～0.6%，權利要求1所述的有機硼交聯劑0.2%～0.6%，pH調節劑0.01%～0.2%，溫度穩定劑0～0.5%，其它添加劑0.2%～2%，余量為水。本發明的有機硼交聯劑分子體積大，與低濃度瓜膠水溶液形成的交聯點多，所以提高了凍膠壓裂液的交聯性能和耐溫性能，同時降低了交聯劑用量，降低了壓裂液體系成本。本發明的瓜膠壓裂液具有良好的交聯性能和耐溫性能，可根據儲層溫度調節羥丙基瓜膠使用濃度，最高使用溫度為150℃。

技術領域

本發明涉及一種有機硼交聯劑及含該交聯劑的瓜膠壓裂液，屬于油田開發技術領域。

背景技術

水力壓裂是低滲透/超低滲透油氣藏開發的主要增產措施，其原理是利用地面設備產生高壓，以壓裂液為主要介質，在地層中產生水力裂縫，再利用壓裂液將支撐劑攜帶進入裂縫中，形成對油氣具有一定導流能力的支撐裂縫，提高單井產量。

壓裂液是水力壓裂施工中的重要材料之一，其主要作用是傳導壓力和攜帶支撐劑進入地層。目前應用最廣泛的壓裂液體系是以瓜膠及其衍生物為增稠劑的壓裂液體系，通過增稠劑與交聯劑交聯形成凍膠，攜帶支撐劑進入人工裂縫。該體系具有成本低、交聯穩定性好、交聯可控、耐溫性好、現場施工簡單、系統配套完善等特點。但也存在以下不足之處：常規的瓜膠壓裂液在壓裂施工過程中會在裂縫中和裂縫壁面殘留大量殘渣，造成儲層傷害，導致地層滲流能力降低和產能下降，直接影響壓裂效果。降低增稠劑用量將減少進入地層的固相物質含量，可有效降低壓裂液濾液和殘渣對裂縫及儲層的傷害，但降低瓜爾膠濃度又會遇到壓裂液成膠和耐溫、抗剪切不穩定導致凍膠體系黏彈性降低、支撐劑沉降的問題。

瓜膠是一種天然半乳甘露聚糖，屬于非離子型高分子，相對分子質量約200×10⁴。目前用于壓裂的瓜膠增稠劑為羥丙基瓜膠(HPG)，其使用濃度一般在0.2％～0.8％。

羥丙基瓜膠壓裂液常用的交聯劑為硼類交聯劑，主要包括硼砂、硼酸及硼與絡合劑組成的混合物等，其主要特點是交聯可逆、耐高剪切，主要缺點是耐溫性差(一般使用溫度小于130℃)、壓裂液中瓜膠增稠劑使用濃度高。為降低壓裂液中瓜膠增稠劑使用濃度、降低壓裂液破膠液對支撐裂縫導流能力的傷害，國內外均提出低濃度瓜膠壓裂液的概念，且以低濃度瓜膠硼凍膠壓裂液為主。

US 5082579提出一種具有延遲交聯性能的有機硼交聯劑，該交聯劑由硼砂、乙二醛、山梨醇和無機堿組成，該交聯劑與羥丙基瓜膠可交聯形成凍膠，通過調整配方可以調整與瓜膠水溶液的交聯時間，當羥丙基瓜膠用量為0.6％時，凍膠耐溫120℃。

US 5266224提出用α-羥基羧酸與硼離子形成有機硼交聯劑的方法，該交聯劑主要包括硼酸、α-羥基羧酸、堿和多元醇，α-羥基羧酸主要為乳酸鈉和檸檬酸鈉。

US 5827804提出一種低溫條件下使用的有機硼交聯劑，該交聯劑由硼酸、乙醇胺或三乙醇胺、乙二醇組成，該交聯劑可在-30℃以上保持穩定。

US6060436提出一種高溫硼凍膠壓裂液，所使用的交聯劑由硼酸、葡萄糖酸鈉和堿組成，可與羥丙基瓜膠交聯形成凍膠，體系最高使用溫度為150℃。

CN 1524920A提出一種有機硼延遲交聯劑的制備和使用方法，該交聯劑主要由硼砂、多元醛、多元醇胺、堿和水組成，可以通過改變基液pH值調整與植物膠的交聯時間。

CN 102732244B提出一種超低濃度瓜膠壓裂液用有機硼交聯劑的制備及使用方法，該交聯劑主要包括水、有機酸鹽、硼化合物、多元醇、氫氧化鈉組成，有機酸鹽通常為葡萄糖酸鈉，多元醇為山梨醇、木糖醇等。采用該交聯劑與0.3％羥丙基瓜膠水溶液可交聯形成凍膠，凍膠的耐溫耐剪切能力為120℃。