CN103045225A - 一种高效浓缩的无机硼交联液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效浓缩的无机硼交联液及其制备方法。该交联液是由A组分与B组分按重量比100：10混合配制而成，其中，A组分是由以下原料组成，20-50份的硼、30-55份的氧化剂、1-8份的稳定剂、10-20份的分散剂和9-22.5份的水；B组分是由5份的PH调节剂和1-2.5份的水组成，其中，PH调节剂：NaOH或三乙醇胺，上述原料均按重量份计。按上述原料均重量比将水加入反应釜中，在搅拌情况下加入硼砂、氧化剂和稳定剂，60℃恒温反应60min后再加入分散剂搅拌均匀即为A液，将A液和pH调节剂按100：10混合均匀即为高效浓缩的无机硼交联液。本发明制备的交联液具有高浓缩特点，交联液中有效硼含量在30-50%之间，使交联液中硼的有效浓度显著提高，运输和使用可控性显著改善。

Description

一种高效浓缩的无机硼交联液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种交联液，特别是在压裂液制备时使用一种高效浓缩的无机硼交联液及其制备方法。

背景技术

交联剂是水基瓜胶压裂液中所用的主要添加剂之一。在水基压裂施工中，交联液的好坏决定施工的成败和施工过程中摩阻的大小。交联剂与高聚物形成高黏度的凝胶体，使得压裂液具有优良的造缝和携砂能力。水基压裂液交联剂经过了从无机硼酸盐、金属锑、铝、锆等有机金属交联剂到目前广泛使用的有机硼交联剂。对于有机硼交联剂而言，其优点是耐温性能好、延迟交联、交联时间可调、摩阻低，仅相当于清水摩阻的25%—30%，现场施工操作简便，但其缺点是成本高、交联反应是不可逆的，在油管中高速剪切条件下压裂液粘度变小、在油层内粘度不能恢复、影响其悬砂性能、低温破胶困难、影响大规模应用。 

目前对100℃以下的油气井主要还是以无机硼交联剂为主。由于它制备的水基压裂液对剪切不敏感，且具有性能稳定、廉价、清洁和无毒等特点而倍受现场欢迎，但其缺点是溶解度小，现场配制耗费时间，影响压裂液的质量控制。油田现场在配制交联剂时，一般将四硼酸钠固体直接加入交联罐中，有的现场配液时并没有进行循环搅拌，而是通过在运输途中液体晃动来达到混合的目的，有的现场配液时虽然进行了搅拌但是搅拌时间太短，这样必然会有大量未被溶解的四硼酸钠沉在罐底，使得实际交联剂溶液的浓度达不到设计要求，尤其在秋冬季施工，配液温度低，硼砂的在水中的溶解度小，交联液中的硼的有效含量低，严重影响压裂液质量，势必影响到油气井压裂改造效果。

针对上述出现的问题，申请号为201110221072.5专利报道了一种无机硼交联剂及其制备方法，具体方法是：将200-350份水、100-200份硼酸，300-400份木糖醇和150-200份氢氧化钠在40-50℃下反应60-90min即可形成液体无机硼交联剂。该专利是通过将溶解性较好的硼酸制成液体硼交联剂的，其硼的有效含量只有13%左右。申请号为200910311299.1报道了一种适用于160-200℃地层压裂交联剂，该交联剂由A和B两组份组成，其中A组份：为硼酸盐，锆化物和配位体，B组份为氢氧化钠溶液。具体方法是：将A组份10-30%重量硼酸盐、5-15%重量锆份，配伍体乳酸、醇胺和醋酸混合物2-5%重量。B组份：10-30%重量的氢氧化钠，A：B=10：1混合即可形成交联剂，该交联剂的硼的有效含量大约在10-30%之间。

 综上所述，目前交联剂的硼的有效含量不超过30%，且使用效果差。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效浓缩的无机硼交联液及其制备方法，制备的交联液具有高浓缩特点，交联液中有效硼含量在30-50%之间，使交联液中硼的有效浓度显著提高，运输和使用可控性显著改善。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高效浓缩的无机硼交联液，其特征是：它是由A组分与B组分按重量比100：10混合配制而成，其中，A组分是由以下原料组成， 20-50份的硼、30-55份的氧化剂、1-8份的稳定剂、10-20份的分散剂和9-22.5份的水，所述的硼为四硼酸钠或硼酸，氧化剂为过氧化氢、过氧化氯或高锰酸钾，稳定剂为乳酸、葡萄糖或木糖，分散剂为甲醇、乙二醇、丙二醇或它们的混合物； B组分是由5份的PH调节剂和1-2.5份的水组成，其中，PH调节剂：NaOH或三乙醇胺，上述原料均按重量份计。

 所述的A组分是由以下原料组成， 30份的硼、30份的氧化剂、5份的稳定剂、10份的分散剂和13.5份的水，所述的硼为四硼酸钠，氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分是由5份的三乙醇胺和1.5份的水组成，上述原料均按重量份计。上述为最佳配方。

 所述的一种高效浓缩的无机硼交联液的制备方法，包括以下步骤：

   步骤1，按下述重量份称取原料：A组分 ：20-50份的硼、30-55份的氧化剂、1-8份的稳定剂、10-20份的分散剂和9-22.5份的水，B组分：5份的PH调节剂和1-2.5份的水；

   步骤2，在室温下将上述重量份硼、氧化剂、分散剂和稳定剂与9-22.5份的水中混合，在60℃下反应60min得到混合物，即：A组分；   

   步骤3，将5份的PH调节剂加入到1-2.5份的水中搅拌均匀后为止，得B组分；

   步骤4，将A组分与B组分按重量比100：10混合，在室温下搅拌均匀，反应30min即可形成一种稳定的高效浓缩的无机硼交联液。   

   本发明的优点是：

1、本发明制备的交联液具有高浓缩特点，交联液中有效硼含量在30-50%之间，使硼的有效浓度显著提高，运输和使用可控性显著改善。

2、本发明的交联液具有溶解性好，性能稳定，配液简单且交联剂质量高的特点。彻底解决四硼酸钠固体粉末交联剂易吸潮结块，现场配液溶解性差等缺陷。

3、本发明的交联液，可以和水以任意比例混合使用，也可以直接使用。交联液使用效率明显提高，现场配制交联液时间显著缩短，交联液质量得到保证。

4、本发明的交联液不但具有交联液的作用外，还具有破胶液的作用。能够加快压裂液的破胶速度和降低压裂液中破胶液残渣含量，提高了交联液和压裂液的质量，特别适合于埋藏浅温度低的油气井使用。

附图说明

下面结合实施例及实施例附图对本发明做进一步的说明，但不作为对本发明的限定：

 图1是采用实施例1的交联液的压裂液的抗剪切性能；

 图2是采用实施例6的交联液的压裂液的抗剪切性能。

具体实施方式

下面通过给出的具体实施例可以进一步清楚的说明本发明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

一种高效浓缩的无机硼交联液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按下述重量称取原料：A组分 ：30g的硼、30g的氧化剂、5g的稳定剂、10g的分散剂和13.5g的水，所述的硼为四硼酸钠（也称十水硼酸钠），氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分：5g的PH调节剂和1.5g的水，PH调节剂为三乙醇胺；

 步骤2，在室温下将30g的硼、30g的氧化剂、10g的分散剂和5g的稳定剂在13.5g的水中混合，在60℃下反应60min得到混合物，即：A组分；   

   步骤3，将加5gPH调节剂加入1.5g的水，搅拌均匀为止，得B组分；

   步骤4，将A组分与B组分按重量比100：10混合，在室温下搅拌均匀，反应30min即可形成一种稳定的高效浓缩的无机硼交联液。

实施例2

   一种高效浓缩的无机硼交联液的制备方法，包括以下步骤：

   步骤1，按下述重量称取原料：A组分 ：40g的硼、30g的氧化剂、8g的稳定剂、12g的分散剂和9g的水，所述的硼为四硼酸钠（也称十水硼酸钠），氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分：5g的PH调节剂和1g的水，PH调节剂为三乙醇胺；

   步骤2，在室温下将40g的硼、30g的氧化剂、12g的分散剂和8g的稳定剂在9g的水中混合，在60℃下反应60min得到混合物，即：A组分；   

   步骤3，将5gPH调节剂加入1g的水中，搅拌均匀为止，得B组分；

   步骤4，将A组分与B组分按重量比100：10混合，在室温下搅拌均匀，反应30min即可形成一种稳定的高效浓缩的无机硼交联液。

实施例3

同实施例1基本相同，不同之处是：按下述重量称取原料：A组分为 50g的硼、45g的氧化剂、1g的稳定剂、20g的分散剂和22.5g的水，所述的硼为四硼酸钠（也称十水硼酸钠），氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分：5g的PH调节剂和2.5g的水，PH调节剂为三乙醇胺。

实施例4

同实施例1基本相同，不同之处是：按下述重量称取原料：A组分为 50g的硼、55g的氧化剂、2g的稳定剂、20g的分散剂和22.5g的水，所述的硼为四硼酸钠（也称十水硼酸钠），氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分：5g的PH调节剂和2.5g的水，PH调节剂为三乙醇胺。所述的硼为硼酸，氧化剂为过氧化氯，稳定剂为乳酸，PH调节剂为三乙醇胺，分散剂为甲醇。

实施例5

同实施例1基本相同，不同之处是：按下述重量称取原料：A组分 ：20g的硼、30g的氧化剂、3g的稳定剂、12g的分散剂和13.5g的水，所述的硼为四硼酸钠（也称十水硼酸钠），氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分：5g的PH调节剂和1.5g的水，PH调节剂为三乙醇胺。所述的硼为四硼酸钠，氧化剂为高锰酸钾，稳定剂为葡萄糖，分散剂为丙二醇，PH调节剂为NaOH（氢氧化钠）。

实施例6

同实施例1基本相同，不同之处是：所述的硼为四硼酸钠，氧化剂为过氧化氢，稳定剂为木糖，PH调节剂为三乙醇胺，分散剂为甲醇、乙二醇和丙二醇按重量比为1：1：1的混合物。

实施例7

见图1 按照以下组分配制压裂液：（1）原胶液制备：0.3%瓜胶+0.3%粘土稳定剂+0.3%破乳剂+0.3%助排剂：（2）交联液照实施例1制备；（3）压裂液制备：按交联比为100：0.1和100：0.2制备压裂液，往配好的原胶液中加入0.1%和0.2%交联液，搅拌1-3min内即可形成冻胶，形成冻胶挑挂性良好，用RS6000流变仪进行压裂液性能测试。压裂液在50℃条件下， 170S^-1连续剪切10min时粘度保持在250mPa.s以上，继续剪切至60min时，压裂液的粘度仍然保持在80mPa.s以上。瓜胶这里选用羟丙基瓜尔胶、粘土稳定剂选用CSA-1、破乳剂选用SP-169、助排剂选用 CF-5C；上述产品均购自长庆油田井下化工厂，地址：陕西咸阳开发区长庆井下化工公司，联系电话：09348383542。

实施例8

见图2 按照以下组分配制压裂液：（1）原胶液制备：0.3%瓜胶+0.3%粘土稳定剂+0.3%破乳剂+0.3%助排剂：（2）交联液照实施例6制备；（3）压裂液制备：按交联比为100：0.1和100：0.2制备压裂液，往配好的原胶液中加入0.1%和0.2%交联液，搅拌1-3min内即可形成冻胶，形成冻胶挑挂性良好，用RS6000流变仪进行压裂液性能测试。压裂液在50℃条件下， 170S^-1连续剪切10min时粘度保持在200mPa.s以上，继续剪切至60min时，压裂液的粘度仍然保持在150mPa.s以上。所述的瓜胶、粘土稳定剂、破乳剂和助排剂同实施例7。

同时分别采用实施例2-5的交联液，按照实施例7组分配制压裂液，并对进行压裂液性能测试，效果相同，这里就不在做重复描述。

 本实施例没有详细叙述的部分和英文缩写属本行业的公知常识，在网上可以搜索到，这里不一一叙述。

Claims (3)

1.一种高效浓缩的无机硼交联液，其特征是：它是由A组分与B组分按重量比100：10混合配制而成，其中，A组分是由以下原料组成， 20-50份的硼、30-55份的氧化剂、1-8份的稳定剂、10-20份的分散剂和9-22.5份的水，所述的硼为四硼酸钠或硼酸，氧化剂为过氧化氢、过氧化氯或高锰酸钾，稳定剂为乳酸、葡萄糖或木糖，分散剂为甲醇、乙二醇、丙二醇或它们的混合物； B组分是由5份的PH调节剂和1-2.5份的水组成，其中，PH调节剂：NaOH或三乙醇胺，上述原料均按重量份计。

2.  根据权利要求1所述的一种高效浓缩的无机硼交联液，其特征是：所述的A组分是由以下原料组成，30份的硼、30份的氧化剂、5份的稳定剂、10份的分散剂和13.5份的水，所述的硼为四硼酸钠，氧化剂为过氧化氢，稳定剂为乳酸，分散剂为乙二醇；B组分是由5份的三乙醇胺和1.5份的水组成，上述原料均按重量份计。

3.根据权利要求1所述的一种高效浓缩的无机硼交联液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按下述重量份称取原料：A组分 ：20-50份的硼、30-55份的氧化剂、1-8份的稳定剂、10-20份的分散剂和9-22.5份的水，B组分：5份的PH调节剂和1-2.5份的水；

步骤2，在室温下将上述重量份硼、氧化剂、分散剂和稳定剂与9-22.5份的水中混合，在60℃下反应60min得到混合物，即：A组分；   

步骤3，将5份的PH调节剂加入到1-2.5份的水中搅拌均匀后为止，得B组分；

步骤4，将A组分与B组分按重量比100：10混合，在室温下搅拌均匀，反应30min即可形成一种稳定的高效浓缩的无机硼交联液。

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