CN106753314A - 有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液，清洁压裂液，包括以下组分(以重量百分比计):低分子量聚合物：0.18％‑0.30％；有机锑交联剂：0.3％‑0.5％，助排剂：0.2％，粘土稳定剂：0.3％，破胶剂：0.01％‑0.02％，其余为水；以上各组分之和为100％。本发明的清洁压裂液由于在聚合物分子中引入了锑基团，使得压裂液的耐温性明显增强，即使在180℃下还能保持较高粘度；此外加入破胶剂后，完全无水不溶物，是理想的清洁压裂液体系，其成本低、抗剪切、摩阻低，易于调控，配制简单，施工安全可靠。

Description

有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液

技术领域

本发明涉及一种有机锑交联剂，特别是涉及一种有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液。

背景技术

目前，国内油田水力压裂施工基本上采用的是高分子压裂液体技术，即水基聚合物压裂液所应用的瓜尔胶及其衍生物，由于其具有较好的流变控制特性，在压裂液方面已应用了很多年。然而，和其它众多的水基压裂液一样，羟丙基瓜尔胶(HPGF)仍具有不可避免的缺陷：一是不能快速溶胀和水合，溶解速度慢，难以解决施工规模及快速破胶返排对压裂液性能要求之间的矛盾；二是植物胶压裂液破胶后往往残渣较多，容易对裂缝的充填层堵塞，造成二次伤害，使压裂效果受到影响；三是植物胶纤维素等天然高分子耐温性较差，易生物降解，只能现配现用，且原料依赖进口，这在很大程度上限制了其应用四是其耐高温性能较差，一般只能满足80度以下井类施工。在地层滤失严重，另外成本较高，因而也限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液，所要解决的技术问题是使其在90-180℃下具有较高的粘度，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种有机锑交联剂，其包括以下组分(以重量百分比计):

异丙醇：50％-70％，

山梨醇：10％-30％，

三氯化锑：5％-10％，

三乙醇胺：10％-30％；

以上各组分之和为100％。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的有机锑交联剂，其中所述的有机锑交联剂，其包括以下组分(以重量百分比计):

异丙醇：60％，

山梨醇：17％，

三氯化锑：8％，

三乙醇胺：15％。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种有机锑交联剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)合成锑酸多元醇酯：在异丙醇溶剂中加入山梨醇，在20－30℃下搅拌滴加三氯化锑，通入氨气反应90-120min，反应结束后，过滤，蒸馏，精制，得到锑酸多元醇酯；

2)在搅拌状态下在三乙醇胺中加入所述的锑酸多元醇酯，在120－150℃下反应60－90min，反应结束后，蒸馏，精制，得到有机锑交联剂。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的有机锑交联剂的制备方法，其中所述的异丙醇、山梨醇、三氯化锑、三乙醇胺的重量比为50-70：10-30：5-10：10-30。

优选的，前述的有机锑交联剂的制备方法，其中所述的三氯化锑的滴加时间为10－20min。

优选的，前述的有机锑交联剂的制备方法，其中步骤1)反应结束后将剩余的异丙醇送回合成锑酸多元醇酯反应器中循环使用。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种清洁压裂液，其包括以下组分(以重量百分比计):

低分子量聚合物：0.18％-0.30％；

权利要求1-2任一项所述的有机锑交联剂：0.3％-0.5％，

助排剂：0.2％-0.5％，

粘土稳定剂：0.3％-0.5％，

破胶剂：0.01％-0.02％，

其余为水；

以上各组分之和为100％。

优选的，前述的清洁压裂液，其中所述的低分子量聚合物为聚丙烯酰胺。

优选的，前述的清洁压裂液，其中所述的助排剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述粘土稳定剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。

优选的，前述的清洁压裂液，其中所述的破胶剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵。

借由上述技术方案，本发明有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液至少具有下列优点：

1、本发明的清洁压裂液采用低分子量聚合物作为稠化剂，地层条件下，滤饼吸收矿物质后自行破坏、降粘，恢复为清洁的低粘流体而得以清除，为侵入地层深部液体的返排提供了通道；水不溶物含量和破胶后的残渣低，能够降低对地层的伤害。

2、采用本发明的有机锑交联剂制备的清洁压裂液使聚合物形成具有类似于交联聚合物的空间网络结构，因而具有较好的增粘作用，在用量较低的情况下能达到较高的粘度，能满足压裂的要求。此外聚合物交联体系中引入了锑基团，使得压裂液在全剪切过程中内粘度变化平缓，流变曲线无突起，而且粘度保持较高，有利于裂缝高度的控制，实现油层长穿透，形成长裂缝；由于压裂液体系的粘度较高，剪切压裂液流变性能受温度影响小，施工过程中压裂液粘度变化平缓，压裂液携砂稳定，使油层裂缝内铺砂均匀，形成的裂缝导流能力高。

3、本发明的清洁压裂液由于在聚合物分子中引入了锑基团，使得压裂液的耐温性明显增强，即使在180℃下还能保持较高粘度。

4、本发明中由于压裂液体系无交联，所以水溶液属于可逆结构，在管道中流动的阻力低，易于压力传递，容易泵送。

5、本发明的清洁压裂液破胶后能快速降粘，破胶液表面张力低，容易返排。

6、本发明的压裂液增稠剂用量少，不需要添加其他助剂，总成本为胍胶压裂液的70％左右；本发明的压裂液添加剂品种少，用量低，溶解速度快，易于配置，施工方便，返排液易处理，不会造成环境污染。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的有机锑交联剂及其制备方法和清洁压裂液其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征或特点可由任何合适形式组合。

本发明的一个实施例提出的一种有机锑交联剂，其包括以下组分(以重量百分比计):

异丙醇：50％-70％，

山梨醇：10％-30％，

三氯化锑：5％-10％，

三乙醇胺：10％-30％；

以上各组分之和为100％。

本发明中以异丙醇为溶剂，以山梨醇和三氯化锑为反应原料进行酯化反应，得中间体锑酸多元醇酯，再以三乙醇胺为螯合剂与锑酸多元醇酯经螯合反应得三乙醇胺锑酸多元醇酯，即为有机锑交联剂。

本发明的实施例有机锑交联剂的组分包括(以重量百分比计)：

异丙醇：60％，

山梨醇：17％，

三氯化锑：8％，

三乙醇胺：15％。

本发明的另一个实施例提出一种有机锑交联剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)合成锑酸多元醇酯：在异丙醇溶剂中加入山梨醇，在20℃－30℃下搅拌滴加三氯化锑，通入氨气反应90-120min，反应结束后，过滤，蒸馏，精制，得到锑酸多元醇酯；

2)在搅拌状态下在三乙醇胺中加入所述的锑酸多元醇酯，在120－150℃下反应60－90min，反应结束后，蒸馏，精制，得到有机锑交联剂。

本发明的实施例有机锑交联剂的制备方法中的异丙醇、山梨醇、三氯化锑、三乙醇胺的重量比为50-70：10-30：5-10：10-30。

本发明的实施例有机锑交联剂的制备方法中的三氯化锑的滴加时间为10－20min。

本发明的实施例有机锑交联剂的制备方法中步骤1)反应结束后将剩余的异丙醇送回合成锑酸多元醇酯反应器中循环使用。异丙醇的循环使用节约成本。

本发明的另一个实施例提出一种清洁压裂液，其包括以下组分(以重量百分比计):

低分子量聚合物：0.18％-0.30％；

权利要求1-2任一项所述的有机锑交联剂：0.3％-0.5％，

助排剂：0.2％，

粘土稳定剂：0.3％，

破胶剂：0.01％-0.02％，

其余为水；

以上各组分之和为100％。

本发明实施例的清洁压裂液中的低分子量聚合物为聚丙烯酰胺。低分子量聚合物作为稠化剂，本实施例的低分子量聚合物为聚丙烯酰胺，其分子量为50-60万。在地层条件下，滤饼吸收矿物质后自行破坏、降粘，恢复为清洁的低粘流体而得以清除，为侵入地层深部液体的返排提供了通道；水不溶物含量和破胶后的残渣低，能够降低对地层的伤害。

本发明实施例的清洁压裂液中的助排剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述粘土稳定剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。

本发明实施例的清洁压裂液中的破胶剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵。

实施例1

1)合成锑酸多元醇酯：在240g异丙醇溶剂中加入68g山梨醇，在30℃下搅拌滴加32g三氯化锑，三氯化锑在20min内滴加完，通入氨气，在30℃下反应120min，反应结束后，过滤除去氯化铵，滤液经过蒸馏，精制，得到三乙醇胺锑酸多元醇酯交联剂，即为锑酸多元醇酯；

2)在搅拌状态下在60g三乙醇胺中加入上述锑酸多元醇酯，在140℃下反应90min，反应结束后，蒸馏，精制，得到有机锑交联剂。

实施例2

1)合成锑酸多元醇酯：在122g异丙醇溶剂中加入14g山梨醇，在25℃下搅拌滴加16g三氯化锑，三氯化锑在20min内滴加完，通入氨气，在30℃下反应90min，反应结束后，过滤除去氯化铵，滤液经过蒸馏，精制，得到三乙醇胺锑酸多元醇酯交联剂，即为锑酸多元醇酯；

2)在搅拌状态下在48g三乙醇胺中加入上述锑酸多元醇酯，在120℃下反应70min，反应结束后，蒸馏，精制，得到有机锑交联剂。

实施例3-6的清洁压裂液组分中的有机锑交联剂为实施例1制备的有机锑交联剂。表1为实施例3-6的清洁压裂液的组分。

表1实施例3-6的清洁压裂液的组分(重量百分比)

	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
					聚丙烯酰胺/％	0.18	0.20	0.25	0.30
有机锑交联剂/％	0.30	0.35	0.40	0.50
					助排剂/％	0.20	0.20	0.20	0.20
粘土稳定剂/％	0.30	0.30	0.30	0.30
					过硫酸钾/％	0.02	/	0.01	/
过硫酸铵/％	/	0.02	/	0.01
					水/％	99	98.93	98.84	98.69

将实施例3的清洁压裂液在90℃下进行性能测试，将实施例4的清洁压裂液在120℃下进行性能测试，将实施例5的清洁压裂液在150℃下进行性能测试，将实施例6的清洁压裂液在180℃下进行性能测试，测试结果见表2。

表2实施例3-6的清洁压裂液性能测试结果

由表2可知，实施例3-6的清洁压裂液在90℃-180℃条件下仍具有较高的剪切粘度，完全能适用于90℃-180℃的温度条件，并且无残渣，岩心伤害率低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种有机锑交联剂，其特征在于：其包括以下组分(以重量百分比计):

异丙醇：50％-70％，

山梨醇：10％-30％，

三氯化锑：5％-10％，

三乙醇胺：10％-30％；

以上各组分之和为100％。

2.根据权利要求1所述的有机锑交联剂，其特征在于：其包括以下组分(以重量百分比计):

异丙醇：60％，

山梨醇：17％，

三氯化锑：8％，

三乙醇胺：15％。

3.一种有机锑交联剂的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1)合成锑酸多元醇酯：在异丙醇溶剂中加入山梨醇，在20－30℃下搅拌滴加三氯化锑，通入氨气反应90-120min，反应结束后，过滤，蒸馏，精制，得到锑酸多元醇酯；

2)在搅拌状态下在三乙醇胺中加入所述的锑酸多元醇酯，在120－150℃下反应60－90min，反应结束后，蒸馏，精制，得到有机锑交联剂。

4.根据权利要求3所述的有机锑交联剂的制备方法，其特征在于，所述的异丙醇、山梨醇、三氯化锑、三乙醇胺的重量比为50-70：10-30：5-10：10-30。

5.根据权利要求3所述的有机锑交联剂的制备方法，其特征在于，所述的三氯化锑的滴加时间为10－20min。

6.根据权利要求3所述的有机锑交联剂的制备方法，其特征在于，步骤1)反应结束后将剩余的异丙醇送回合成锑酸多元醇酯反应器中循环使用。

7.一种清洁压裂液，其特征在于，其包括以下组分(以重量百分比计):

低分子量聚合物：0.18％-0.30％；

权利要求1-2任一项所述的有机锑交联剂：0.3％-0.5％，

助排剂：0.2％-0.5％，

粘土稳定剂：0.3％-0.5％，

破胶剂：0.01％-0.02％，

其余为水；

以上各组分之和为100％。

8.根据权利要求7所述的清洁压裂液，其特征在于，所述的低分子量聚合物为聚丙烯酰胺。

9.根据权利要求7所述的清洁压裂液，其特征在于，所述的助排剂为烷基酚聚氧乙烯醚；所述粘土稳定剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵。

10.根据权利要求7所述的清洁压裂液，其特征在于，所述的破胶剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵。