CN106244123A - 一种抗高温有机硼交联剂及其制备方法 - Google Patents

一种抗高温有机硼交联剂及其制备方法 Download PDF

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郭玉山
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Abstract

一种抗高温有机硼交联剂的制备方法，按质量份计，由以下原料制成，水36‑40份，硼化合物15‑18份，氢氧化钠2‑4份，多元醇24‑28份，多元醛6‑9份，糖类化合物8‑10份，乙二胺四乙酸二钠1‑2份。本发明的抗高温有机硼交联剂的压裂液耐高温能力到达160℃，压裂液各项性能优异。

Description

一种抗高温有机硼交联剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油开采技术领域中的交联剂，具体涉及一种抗高温交联剂的制备方法。
背景技术
交联剂是水基压裂液的一个重要组成部分，通过与高聚物以多种键态形成络合以次成为高粘度凝胶体，以次来满足在压裂液施工中遭缝，携沙，降低摩阻等需要。
目前有机硼交联剂仅适合低于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的交联比来维持裂缝中的液体粘度，这样会导致压裂液的摩阻升高，破胶后产生大量的残渣，并且加大生产成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用耐高温，低伤害等特点的抗高温有机硼交联剂。
一种抗高温耐剪切有机硼交联剂，按质量份计，由以下原料制成，水36-40份，硼化合物15-18份，氢氧化钠2-4份，多元醇24-28份，醛类化合物6-9份，糖类化合物8-10份，乙二胺四乙酸二钠1-2份。
所述多元醇为甘露醇、山梨醇、丙三醇和乙二醇中的一种或几种。
所述硼化物为四硼酸钠和硼酸的一种或两种。
所述糖类化合物为葡萄糖和葡萄糖酸钠的一种或两种。
所述醛类化合物为乙二醛和戊二醛的一种或两种。
本发明还提供一种抗高温有机硼交联剂的制备方法，包括如下步骤：
A)在水中加入多元醇，搅拌混合均匀后加热到50℃-55℃；
B)加入氢氧化钠，溶清；
C)加入硼化合物，50-55℃水解反应；
D)控制温度至80-90℃，搅拌下加入乙二胺四乙酸二钠，糖类化合物和醛类化合物反应。
本发明提供的抗高温有机硼交联剂，其中醛类能够产生结构牢固的共价键，能够耐高温；乙二胺四乙酸二钠含有羧基，可形成分子内的氢键，使体系更稳定；醛类和乙二胺四乙酸二钠在高温下能够与硼很好的结合，从而使得到的压裂液有很好的耐温性能；氢氧化钠可提高硼砂的水解程度；多元醇和糖类化合物含有的羟基能与硼酸盐离子结合力较强，形成络合物，使压裂液的耐温性高。当压裂液耐温能力高达160℃，粘度在80mpa.s以上，且交联时间可控、易破胶、低伤害、低摩阻等性能。
与刘洪升,王俊英等(刘洪升,王俊英，等。高温延缓型有机硼交联剂OB-200合成研究[J].油田化学,2003，6(2)：121-124.)，
合成的有机硼添加昂贵的稀土金属硫酸盐做配位体，而耐温极限在143℃。相比成本低，反应简单，效果好。解决了胍胶体系不能耐高温的问题，可以在160℃条件达到国标的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1交联剂形成冻胶在140℃、170s-1、2h下粘度变化曲线；
图2是本发明实施例5交联剂形成冻胶在160℃、170s-1、2h下粘度变化曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，以下实施例中用的物质，除了注明之外，其余均为市场工业用品。
对比实施例
按质量份计，将水36份和山梨醇28份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠3份，溶清后，加入四硼酸钠18份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二钠2份，葡萄糖8份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例1
按质量份计，将水36份和山梨醇28份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠3份，溶清后，加入四硼酸钠18份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二钠2份，乙二醛9份，葡萄糖8份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例2
按质量份计，将水40份和乙二醇24份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠4份，溶清后，加入四硼酸钠18份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二钠1份，戊二醛6份，葡萄糖酸钠10份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到淡黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例3
按质量份计，将水40份和丙三醇28份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠4份，溶清后，加入四硼酸钠18份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二钠2份，乙二醛7份，质量比为1：1的葡萄糖和葡萄糖酸钠混合物10份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例4
按质量份计，将水36份和丙三醇24份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠4份，溶清后，加入质量比为1：1的四硼酸钠和硼酸混合物18份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，再加入乙二胺四乙酸二钠1份，质量比为2：1的乙二醛和戊二醛的混合物6份，质量比为1：1的葡萄糖和葡萄糖酸钠混合物10份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例5
按质量份计，将水36份和甘露醇24份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠2份，溶清后，加入硼酸15份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，再加入乙二胺四乙酸二钠1份，戊二醛6份，葡萄糖8份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例6
按质量份计，将水40份和甘露醇28份混合并加热至50-55℃，加入氢氧化钠4份，溶清后，加入硼酸18份，在50-55℃水解反应1小时，调节温度至80-90℃，再加入乙二胺四乙酸二钠2，戊二醛9份，葡萄糖10份，搅拌反应5小时。将产物冷却，得到黄色澄清的溶液，即为抗高温有机硼交联剂。
实施例7
按照以下配方在自来水中配置压裂液基液(此实施例中用的“％”均为质量浓度)：0.5％羟丙基瓜尔胶，1％粘度稳定剂，0.3％助排剂DL-12(生产于沧州中星石油助剂有限公司)，0.2％碳酸钠，0.05％杀菌剂甲醛；配方中各物质添加完并搅拌均匀后，静置2小时。往配置好的压裂基液中加入0.45％对比实施例制得的有机硼交联剂，在3min内形成挑挂好的冻胶。使用HAAKE RS6000流变仪测定该冻胶在温度140℃、剪切速率为170s-1下耐温2h剪切性。
实施例8
按照实施例7的配置压裂液基液，往配置的压裂液中加入0.45％(质量浓度)实施例5制得有机硼交联剂，在3min内形成挑挂好的冻胶。使用HAAKE RS6000流变仪测定该冻胶在温度160℃、剪切速率为170s-1下耐温2h剪切性，其粘度变化曲线如图2所示。
从图2可以看出在有机硼中添加醛类和乙二胺四乙酸二钠所合成实施例5的有机硼交联剂交联效果好，用量少，与羟丙基瓜尔胶形成的冻胶在160℃的高温下剪切2小时，粘度在80mpa.s以上，能够有效提升压裂液体系的耐温耐剪切能力。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种抗高温耐剪切有机硼交联剂，其特征在于：按质量份计，由以下原料制成，水36-40份，硼化合物15-18份，氢氧化钠2-4份，多元醇24-28份，醛类化合物6-9份，糖类化合物8-10份，乙二胺四乙酸二钠1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种抗温剂有机硼交联剂，其特征在于：所述多元醇为甘露醇、山梨醇、丙三醇和乙二醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种抗温剂有机硼交联剂，其特征在于：所述硼化物为四硼酸钠和硼酸的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的抗温剂有机硼交联剂，其特征在于：所述糖类化合物为葡萄糖和葡萄糖酸钠的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的抗温剂有机硼交联剂，其特征在于：所述醛类化合物为乙二醛和戊二醛的一种或两种。
6.制备权利要求1所述一种抗高温有机硼交联剂的方法，包括如下步骤：
A)在水中加入多元醇，搅拌混合均匀后加热到50℃-55℃；
B)加入氢氧化钠，溶清；
C)加入硼化合物，50-55℃水解反应；
D)控制温度至80-90℃，搅拌下加入乙二胺四乙酸二钠，糖类化合物和醛类化合物反应。
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