CN102337113B - 一种高温延缓型有机硼锆交联剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温延缓型有机硼锆交联剂的制备方法，包括如下步骤：在装有水和丙三醇混合溶剂的三口烧瓶中加入无机锆盐，搅拌使其完全溶解，然后加入硼化合物，60℃下反应30-60min，加入多元醇、三乙醇胺和EDTA-2Na，升温至80℃反应4-5h，用20％NaOH水溶液调节pH至7-9，即得到硼锆交联剂。本发明制备的交联剂具有用量少、延迟交联时间可控、耐高温、易破胶、低伤害、摩阻低的特点。
Description
技术领域
本发明属于油田开采领域中的交联剂，特别涉及油田开采领域中的高温延缓型有机硼锆交联剂的制备方法。
背景技术
压裂技术是油气田开采必不可少的措施，压裂液是压裂工艺技术主要组成部分。交联剂是压裂液的重要组成部分，交联剂的好坏直接决定着压裂液的性能的优劣，也直接关系到压裂作业的成败。
水基压裂液中的交联剂经过了从硼酸盐到钛、锆、硼聚合物等金属类交联剂的发展过程。20世纪80年代，随着深层油气藏的勘探与开采，国内外相继开发了有机钛(锆)等体系的交联剂，这类交联剂具有良好的延缓交联能力与耐高温等性能，但是难破胶、返排效率低、对裂缝导流能力损害严重。90年代以来，国内外又相继开展了有机硼交联剂的研究，其具有易破胶、低伤害等优点，能根据储层特点及工艺要求实现可控的延迟交联时间，降低施工过程中的摩阻，但其仅适合在低于150℃的地层中使用，超过这个温度就需要更高浓度的胍胶和更大用量的交联剂来维持裂缝中的液体黏度，这样会导致压裂液摩阻升高、破胶后产生更多的残渣，并使成本增加。本发明制备的硼锆复合交联剂具有用量少、延迟交联时间可控、耐高温、易破胶、低伤害、低摩阻的优点。王栋，王俊英，刘洪升等(王栋，王俊英，刘洪升，等.水基压裂液高温延缓型有机硼锆交联剂CZB-03的制备[J].油田化学，2004，21(2)：113-115.)分别先合成有机硼和有机锆，之后再进行混合，制备硼锆复合交联剂；张文胜，秦利平，任占春等(张文胜，秦利平，任占春，等。压裂用有机硼锆交联剂0BZ-1[J].油田化学，1996，13(3)：210-213.)提出了在控制反应条件下在有机硼中引进有机锆络合物而制得交联剂，其主要使用在140℃的地层中；专利CN 101945970A用链烷醇胺然后用水和任选的且优选地用羟基亚烷基二胺，然后用硼化合物接触锆络合物制的交联剂，其主要使用在135℃的地层中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有用量少、延迟交联时间可控、耐高温、易破胶、低伤害、低摩阻的特点的高温延缓型有机硼锆交联剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)配制复合溶剂：将丙三醇和水按1∶3～5的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2)按质量份数在干净的烧瓶中加入74-80份的复合溶剂、1-3份的无机锆盐，搅拌至完全溶解，然后再加入11-15份的硼化合物，在60℃下反应30-60min得混合物；
3)再向步骤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，升温至80℃，反应4-5h；
4)用NaOH水溶液调节pH至7-9，得有机硼锆交联剂。
所述的无机锆盐为四氯化锆或氧氯化锆或是两者的混合物。
所述的硼化合物为硼酸或硼砂或两者的混合物。
所述的多元醇为山梨醇或甘露醇或是两者的混合物。
本发明采用硼、锆双核心离子、复合溶剂和在同一体系制备硼锆交联剂。本发明制备的交联剂在0.3％的浓度下与胍胶交联形成的冻胶可耐温在170℃以上；交联时间在2-6min范围内可调；解决了压裂施工中要求压裂液高粘度与低摩阻之间的矛盾，并且破胶容易，可有效降低伤害，有利于提高支撑裂缝的导流能力，改善压裂效果，对提高油气田生产能力可以起到十分明显的促进作用。
具体实施方式
实施例1：
1)配制复合溶剂：将丙三醇和水按1∶3的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2)按质量份数在干净的烧瓶中加入74份的复合溶剂、2份的四氯化锆，搅拌至完全溶解，然后再加入13份的硼酸，在60℃下反应40min得混合物；
3)再向步骤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，升温至80℃，反应4h；
4)用NaOH水溶液调节pH至7，得有机硼锆交联剂。
经测试，本实施例制备的有机硼锆交联剂在0.3％的浓度下与100mL0.5％胍胶水溶液交联得到的冻胶其延迟交联时间和耐温性如下：
实施例2：
1)配制复合溶剂：将丙三醇和水按1∶5的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2)按质量份数在干净的烧瓶中加入76份的复合溶剂、3份的氧氯化锆，搅拌至完全溶解，然后再加入11份的硼砂，在60℃下反应60min得混合物；
3)再向步骤2)得到的混合物中加入12份的甘露醇、4.3份的三乙醇胺和0.2份的EDTA-2Na，升温至80℃，反应5h；
4)用NaOH水溶液调节pH至8，得有机硼锆交联剂。
经测试，本实施例制备的有机硼锆交联剂在0.3％的浓度下与100mL0.4％胍胶水溶液交联得到的冻胶其延迟交联时间和耐温性如下：
实施例3：
1)配制复合溶剂：将丙三醇和水按1∶4的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2)按质量份数在干净的烧瓶中加入80份的复合溶剂、1份的四氯化锆，搅拌至完全溶解，然后再加入15份的硼化合物硼酸与硼砂的混合物，在60℃下反应30min得混合物；
3)再向步骤2)得到的混合物中加入14份的山梨醇、4.5份的三乙醇胺和0.15份的EDTA-2Na，升温至80℃，反应4.5h；
4)用NaOH水溶液调节pH至9，得有机硼锆交联剂。
经测试，本实施例制备的有机硼锆交联剂在0.3％的浓度下与100mL0.35％胍胶水溶液交联得到的冻胶其延迟交联时间和耐温性如下：
实施例4：
1)配制复合溶剂：将丙三醇和水按1∶3.5的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2)按质量份数在干净的烧瓶中加入78份的复合溶剂、2.5份的四氯化锆与氧氯化锆的混合物，搅拌至完全溶解，然后再加入12份的硼砂，在60℃下反应50min得混合物；
3)再向步骤2)得到的混合物中加入11份的山梨醇与甘露醇的混合物、4.8份的三乙醇胺和0.18份的EDTA-2Na，升温至80℃，反应5h；
4)用NaOH水溶液调节pH至8.5，得有机硼锆交联剂。
实施例5：
1)配制复合溶剂：将丙三醇和水按1∶4.5的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2)按质量份数在干净的烧瓶中加入75份的复合溶剂、1.5份的氧氯化锆，搅拌至完全溶解，然后再加入14份的硼化合物硼酸，在60℃下反应45min得混合物；
3)再向步骤2)得到的混合物中加入15份的山梨醇与甘露醇的混合物、5份的三乙醇胺和0.2份的EDTA-2Na，升温至80℃，反应4h；
4)用NaOH水溶液调节pH至7.5，得有机硼锆交联剂。
Claims (1)
1.一种高温延缓型有机硼锆交联剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）配制复合溶剂：将丙三醇和水按1:3~5的质量比混合，搅拌均匀得复合溶剂；
2）按质量份数在干净的烧瓶中加入74-80份的复合溶剂、1-3份的无机锆盐，搅拌至完全溶解，然后再加入11-15份的硼化合物，在60℃下反应30-60min得混合物；
所述的无机锆盐为四氯化锆或氧氯化锆或是两者的混合物，硼化合物为硼酸或硼砂或两者的混合物；
3）再向步骤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，升温至80℃，反应4-5h；所述的多元醇为山梨醇或甘露醇或是两者的混合物；
4）用NaOH水溶液调节pH至7-9，得有机硼锆交联剂。
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