[發明專利]有機鋁交聯劑及其制備方法與在連續混配壓裂液中的應用

在審

• 申請號: 202211017138.3
• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號: CN115287054A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 侯向前;張福祥;胡廣軍;張濤;苗紅生
• 申請（專利權）人: 洲際海峽能源科技有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張麗;姚亮

本發明提供了一種有機鋁交聯劑及其制備方法與在連續混配壓裂液中的應用。以有機鋁交聯劑原料組成的總質量為100％計，有機鋁交聯劑的原料組成包括：5?15％鋁鹽、1?3％大分子配體、10?30％功能配體、2?4％增強劑、0.1?0.8％分散控制劑和47.2?81.9％水；其中，大分子配體包括乙二胺四丙酸鈉鹽和乙二胺四丁酸鈉鹽中的至少一種；功能配體為3?烯丙氧基?1,2?丙二醇(2?烯丙氧基?1,3?丙二醇)與丙烯酸鈉的共聚物。該交聯劑在大分子配體、功能配體、增強劑、分散控制劑的綜合作用下與鋁鹽配合實現了在極低的加量下即可實現聚合物交聯、實現了具備優異的耐溫性能、實現了不影響聚合物在線溶脹。

技術領域

本發明屬于油田化學技術領域，具體涉及一種有機鋁交聯劑及其制備方法與在連續混配壓裂液中的應用。

背景技術

水力壓裂是油氣井增產的重要技術措施之一。壓裂的目的是在地層中形成具有一定尺寸和導流能力的裂縫。壓裂成功與否與所用壓裂液的性能有很大關系。水基壓裂液是最為常用的壓裂液體系，其通常是利用有機金屬交聯劑交聯天然高分子或合成聚丙烯酰胺類聚合物形成的具有一定黏度和攜砂能力的凝膠體系。

目前，合成聚丙烯酰胺類聚合物應用越來越廣泛，交聯聚丙烯酰胺類聚合物主要使用有機鋯交聯劑、有機鋁交聯劑。有機鋯交聯劑存在價格昂貴、交聯受pH值影響大、交聯不可控等問題。有機鋁交聯劑存在高溫和高礦化度下易發生水解、耐溫差(不超過120℃)等問題。

近年來，隨著壓裂規模的加大，聚合物連續混配壓裂液的應用越來越廣泛。壓裂液在線混配在節約配液費用的同時減小了需處理的廢液量，在降低成本支出的同時提升了環保性。然而交聯劑對聚合物在線溶脹具有阻礙作用，嚴重影響了聚合物連續混配壓裂液的現場應用。

因此，開發加量低、耐溫性好、對聚合物在線溶脹影響小的交聯劑對聚合物連續混配壓裂液的現場應用具有重要意義。

發明內容

基于現有技術中存在的缺陷，本發明的第一目的在于提供一種加量低、耐溫性好、對聚合物在線溶脹影響小的交聯劑；本發明的第二目的在于提供一種能夠制備得到該交聯劑的方法；本發明的第三目的在于提供該交聯劑在連續混配壓裂液中的應用。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案。

第一方面，本發明提供一種有機鋁交聯劑，以有機鋁交聯劑的原料組成的總質量為100％計，所述有機鋁交聯劑的原料組成包括：

5-15％鋁鹽、1-3％大分子配體、10-30％功能配體、2-4％增強劑、0.1-0.8％分散控制劑和47.2-81.9％水；

其中，大分子配體包括乙二胺四丙酸鹽和乙二胺四丁酸鹽中的至少一種；

功能配體為3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與丙烯酸鈉的共聚物和3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與甲基丙烯酸鈉的共聚物中的至少一種。

根據第一方面的優選實施方式，所述3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與丙烯酸鈉的共聚物的分子量為20000-80000。

根據第一方面的優選實施方式，所述3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與丙烯酸鈉的共聚物使用的3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與丙烯酸鈉的質量比為1:1-2:1。

根據第一方面的優選實施方式，所述3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與甲基丙烯酸鈉的共聚物的分子量為20000-80000。

根據第一方面的優選實施方式，所述3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與甲基丙烯酸鈉的共聚物使用的3-烯丙氧基-1,2-丙二醇(2-烯丙氧基-1,3-丙二醇)與甲基丙烯酸鈉的質量比為1:1-2:1。