CN104212437A - 有机锆交联剂及耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液 - Google Patents

有机锆交联剂及耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机锆交联剂及耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液；解决了现有压裂液耐温能力不足的问题；具体的是采用水、锆的化合物、有机酸、链烷醇胺等几种物质制备出一种新型耐高温有机锆交联剂，再以该有机锆交联剂为原料，加入羟丙基胍胶水溶液、调理剂及注排剂，制备耐温可达220℃的羟丙基胍胶压裂液。该压裂液在220℃温度范围内具有良好的耐温剪切性能，在170s-1条件下剪切120分钟后压裂液粘度保持在140mPa·s以上，所以，对于井温高于220℃的油井，该压裂液满足这部分油井的压裂施工要求。

Description

有机锆交联剂及耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液
技术领域
本发明涉及一种有机锆交联剂，还涉及具有该有机锆交联剂组分的压裂液。
背景技术
本申请人于2011年9月22日申请了名称为“耐温200℃压裂液”的发明专利，专利号为201110282631.1。该压裂液专利将原来压裂液耐温160℃提高到可耐温200℃，但压裂施工现场井温超过200℃的油井，使用该压裂液后其性能下降，不能很好的满足工艺要求，所以有必要开发耐温性能更好的压裂液，才能更好的完成这部分油井的压裂工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐温可达220℃的羟丙基胍胶压裂液。
为了能够满足前述目的，本发明还提供了满足羟丙基胍胶压裂液耐高温性能所需的一种有机锆交联剂。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种有机锆交联剂，以质量份计，具体包括以下组分：
水：                 30～32份；
有机醇：          20～24份；
锆的化合物：   6～7份；
有机酸：          2～3份；
链烷醇胺：      30～32份；
上述有机锆交联剂中所采用的有机醇为丙三醇、乙二醇中的一种或二者的混合；所述的锆的化合物为氧氯化锆或氯化锆；所采用的有机酸为乳酸和/或乙酸；所述的链烷醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺及异丙醇胺中的一种或几种的混合。
上述有机锆交联剂的制备方法，具体步骤如下：
将定量的水和有机醇加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，搅拌混合均匀后升温至100±5℃；然后在搅拌的条件下加入锆的化合物，升温至120℃～125℃条件下反应3～3.5小时；最后再加入有机酸和链烷醇胺，恒温在120℃～125℃条件下搅拌反应3～3.5小时，即得所述有机锆交联剂。
 本发明还提供一种耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液，以体积份计，其包括以下组分：
羟丙基胍胶水溶液         98.6～99.15份，
有机锆交联剂                0.4～0.6份，
调理剂                           0.15～0.3份，
助排剂                           0.3～0.5份；
所述压裂液中羟丙基胍胶水溶液中羟丙基胍胶的质量浓度为0.5%～0.8%，pH值为4～5；所采用的调理剂为NaOH水溶液，其质量浓度为10%～20%；所采用的助排剂可以为北京华油科隆开发公司提供的DL-12型助排剂和/或DL-8型助排剂，当所述助排剂DL-12和DL-8组合使用时，以可以顺利进行反应为前提，二者可以任意比例混合。
上述耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液的制备方法，具体包括以下步骤：
在搅拌条件下，在水中加入羟丙基胍胶，混合均匀后，得到羟丙基胍胶水溶液；在上述羟丙基胍胶水溶液依次加入调理剂和助排剂，混合均匀后，再加入交联剂，搅拌混合均匀即成。
本发明的有益效果：本发明采用水、锆的化合物、有机酸、链烷醇胺等几种物质制备出一种新型耐高温有机锆交联剂，与羟丙基胍胶水溶液在碱性条件下交联，所得到的冻胶压裂液在最高温度220℃范围内具有良好的耐温剪切性能，在170s-1条件下剪切120分钟后压裂液粘度保持在140mPa·s以上，所以，对于井温高于220℃的油井，该压裂液满足这部分油井的压裂施工要求。
附图说明
图1为实施例1所制得的羟丙基胍胶压裂液在220℃条件下的耐温耐剪切性能曲线。
图2为实施例3所制得的羟丙基胍胶压裂液在220℃条件下的耐温耐剪切性能曲线。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
一、有机锆交联剂的制备：
1、原料组成：水32g、丙三醇24g、氧氯化锆6g、乙酸3g、异丙醇胺32g；
2、制备步骤：常温下将水和丙三醇搅拌混合均匀后，加热升温至100℃；在搅拌的条件下加入氧氯化锆，升温至120℃，搅拌反应3.5小时；再加入乙酸和异丙醇胺，在125℃条件下搅拌反应3小时，制得有机锆交联剂。
二、耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液的制备：
1、原料组成： 0.5 wt%的羟丙基胍胶水溶液98.9ml、质量浓度为10%的NaOH水溶液0.2ml、北京华油科隆开发公司提供的DL-12型助排剂0.3ml、前述有机锆交联剂0.6ml；
2、制备步骤：按照水：羟丙基胍胶=99.5：0.5的质量比，在搅拌条件下，向水中加入羟丙基胍胶，待胍胶充分溶解，即得0.5wt%的羟丙基胍胶水溶液；在上述羟丙基胍胶水溶液中依次加入调理剂和助排剂，混合均匀后，加入交联剂，搅拌均匀形成羟丙基胍胶压裂液。
通过观察可知本实施例提供的羟丙基胍胶压裂液可挑挂。采用RS600流变仪测试本实施例提供的羟丙基胍胶压裂液的耐温耐剪切性能，结果参见图1，图1所示的结果显示本实施例的羟丙基胍胶压裂液可耐温220℃以上，在170s-1条件下剪切120分钟后羟丙基胍胶压裂液粘度保持在140mPa.s以上，羟丙基胍胶压裂液具有较好的携砂能力。
实施例2
一、有机锆交联剂的制备：
1、原料组成为：水32g、丙三醇24g、氯化锆6g、乙酸3g、异丙醇胺32g；
2、制备方法：常温下将水和丙三醇搅拌混合均匀后，加热升温至98℃；在搅拌的条件下加入氯化锆，升温至120℃，搅拌反应3小时；再加入乳酸和三乙醇胺，恒温在120℃条件下搅拌反应3.5小时，制得有机锆交联剂。
二、耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液的制备：
1、原料组成： 0.5 wt%的羟丙基胍胶水溶液98.9ml、质量浓度为10%的NaOH水溶液0.2ml、北京华油科隆开发公司提供的DL-12型助排剂0.3ml、前述有机锆交联剂0.6ml；
2、制备步骤：按照水：羟丙基胍胶=99.5：0.5的质量比，在搅拌条件下，向水中加入羟丙基胍胶，待胍胶充分溶解，即得0.5wt%的羟丙基胍胶水溶液；在上述羟丙基胍胶水溶液中依次加入调理剂和助排剂，混合均匀后，加入交联剂，搅拌均匀形成羟丙基胍胶压裂液。
实施例3
一、有机锆交联剂的制备：
1、原料组成为：水30g、乙二醇20g、氧氯化锆7g、乳酸2g、三乙醇胺30g；
2、制备方法：常温下将水和乙二醇搅拌混合均匀后，加热升温至102℃；在搅拌的条件下加入氧氯化锆，升温至125℃，搅拌反应3.5小时；再加入乳酸和三乙醇胺，在120℃条件下搅拌反应3小时，制得有机锆交联剂。
二、耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液的制备：
1、原料组成： 0.6 wt%的羟丙基胍胶水溶液98.6ml、质量浓度为10%的NaOH水溶液0.3ml、北京华油科隆开发公司提供的DL-8型助排剂0.4ml、前述有机锆交联剂0.7ml；
2、制备步骤：按照水：羟丙基胍胶=99.4：0.6的质量比，在搅拌条件下，向水中加入羟丙基胍胶，待胍胶充分溶解，即得0.6wt%的羟丙基胍胶水溶液；在上述羟丙基胍胶水溶液中依次加入调理剂和助排剂，混合均匀后，加入交联剂，搅拌均匀形成羟丙基胍胶压裂液。
通过观察得知本实施例提供的冻胶压裂液可挑挂。采用RS600流变仪测试本实施例羟丙基胍胶压裂液的耐温耐剪切性能，结果参见图2，图2所示的结果显示本实施例的羟丙基胍胶压裂液可耐温220℃以上，在170s-1条件下剪切120分钟后羟丙基胍胶压裂液粘度保持在140mPa.s以上，羟丙基胍胶压裂液具有较好的携砂能力。

Claims (3)

1.一种有机锆交联剂，以质量份计，具体包括以下组分：
水：              30～32份
有机醇：          20～24份
锆的化合物：      6～7份
有机酸：          2～3份
链烷醇胺：        30～32份
上述有机锆交联剂中所采用的有机醇为丙三醇、乙二醇中的一种或二者的混合；所述的锆的化合物为氧氯化锆或氯化锆；所采用的有机酸为乳酸和/或乙酸；所述的链烷醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺及异丙醇胺中的一种或几种的混合。
2.制备权利要求1所述有机锆交联剂的方法，具体步骤如下：
将定量的水和有机醇加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，搅拌混合均匀后升温至100±5℃；然后在搅拌的条件下加入锆的化合物，升温至120℃～125℃条件下反应3～3.5小时；最后在再加入有机酸和链烷醇胺，恒温在120℃～125℃条件下搅拌反应3～3.5小时，即得所述有机锆交联剂。
3.以权利要求1所述的有机锆交联剂为原料的一种耐温220℃的羟丙基胍胶压裂液，以体积份计，具体包括以下组分：
羟丙基胍胶水溶液         98.6～99.15份，
有机锆交联剂             0.4～0.6份，
调理剂                   0.15～0.3份，
助排剂                   0.3～0.5份；
所述羟丙基胍胶水溶液中羟丙基胍胶的质量浓度为0.5%～0.8%，pH值为4～5；所采用的调理剂为NaOH水溶液，其质量浓度为10%～20%；所采用的助排剂为北京华油科隆开发公司提供的DL-12型助排剂和/或DL-8型助排剂。
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