CN115746822A - 一种酸化压裂用交联剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采技术领域，本发明提供了一种酸化压裂用交联剂及其制备方法。该交联剂包括以下组分：硼酸15～30份，有机配体60～100份，水50～100份，氢氧化钠1～10份，金属盐1～10份。其中，有机配体包括多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体，所述多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体的质量比为2～4：1～2：2～4。该交联剂的制备方法包括以下步骤：将水与有机配体进行混合得到混合物，然后将混合物、硼酸、氢氧化钠和金属盐混合后进行反应即得酸化压裂用交联剂。本发明提供的酸化压裂用交联剂的耐高温、耐剪切性能显著，与现有产品相比，用量少，交联性能好，无腐蚀性且对地层和支撑裂缝的伤害更小。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种酸化压裂用交联剂及其制备方法。
背景技术
压裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。其工作原理为：油层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将压裂液以大于油层的吸收能力的压力向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。
交联剂是通过交联离子(基团)将溶解于水中的聚合物线型大分子链上的活性基团用化学键连接起来而形成三维网状结构的化学剂，它是一种常用的压裂液添加剂。
目前，常用的交联剂为硼砂交联剂、有机钛、有机锆交联剂和有机硼交联剂。用硼砂交联的压裂液，耐温性能较差；有机钛、有机锆存在破胶困难，其形成的残渣、残胶严重影响支撑裂缝的导流能力，且对地层伤害较大；虽然有机硼交联剂与其他交联剂相比，在应用上具有诸多优势，但是现有的有机硼交联剂还存在着反应时间快，耐高温性能差，不耐剪切等问题。
因此，如何提供一种耐高温、耐剪切性能显著的有机硼交联剂成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种酸化压裂用交联剂及其制备方法，其目的是解决现有硼砂交联剂、有机钛、有机锆交联剂所存在的耐温性能差，对地层伤害较大等技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种酸化压裂用交联剂，包括以下重量份的组分：
硼酸15～30份，有机配体60～100份，水50～100份，氢氧化钠1～10份，金属盐1～10份；
所述有机配体包括多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体，多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体的质量比为2～4：1～2：2～4。
进一步的，所述多元醇配体为葡萄糖、甘露醇、木糖醇和山梨醇中的任意一种或几种。
进一步的，所述烷基醇胺配体为二乙醇胺、三乙醇胺和异丙醇胺中的任意一种或几种。
进一步的，所述羧酸配体为酒石酸钠、马来酸钠、葡萄糖酸钠和五羟基己酸钠中的任意一种或几种。
进一步的，所述金属盐包括硝酸锌、氯化锌、硫酸铝和氯化铝中的任意一种或几种。
本发明提供了上述酸化压裂用交联剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将水与有机配体进行混合得到混合物；
S2、将混合物、硼酸、氢氧化钠和金属盐混合后进行反应即得酸化压裂用交联剂。
进一步的，所述步骤S1中，混合在搅拌的条件下进行，混合的温度为40～50℃，混合的时间为30～60min。
进一步的，所述步骤S2中，反应的温度为80～100℃，反应的时间为2～3h。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
在本发明中，将多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体进行复配，通过调控各配体之间的配比，使各配体组分之间形成协同增效作用，获得使用性能更强，经济效益更好的交联剂；
在本发明中，添加金属盐可进一步提高交联剂的耐高温性能。
本发明提供的酸化压裂用交联剂的耐高温、耐剪切性能显著，与现有产品相比，用量少，交联性能好，无腐蚀性且对地层和支撑裂缝的伤害更小。
具体实施方式
本发明提供了一种酸化压裂用交联剂，包括以下重量份的组分：
硼酸15～30份，有机配体60～100份，水50～100份，氢氧化钠1～10份，金属盐1～10份。
在本发明中，所述硼酸优选为18～26份，进一步优选为20～25份。
在本发明中，所述有机配体优选为70～90份，进一步优选为75～80份。
在本发明中，所述水优选为60～90份，进一步优选为70～80份。
在本发明中，所述氢氧化钠优选为2～8份，进一步优选为3～6份。
在本发明中，所述金属盐优选为2～8份，进一步优选为4～7份。
在本发明中，所述有机配体包括多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体，所述多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体的质量比为2～4：1～2：2～4，优选为3：1：3。
在本发明中，所述多元醇配体为葡萄糖、甘露醇、木糖醇和山梨醇中的任意一种或几种，优选为甘露醇、木糖醇和山梨醇中的任意一种或几种，进一步优选为甘露醇和/或木糖醇。
在本发明中，所述烷基醇胺配体为二乙醇胺、三乙醇胺和异丙醇胺中的任意一种或几种，优选为二乙醇胺和/或三乙醇胺，进一步优选为三乙醇胺。
在本发明中，所述羧酸配体为酒石酸钠、马来酸钠、葡萄糖酸钠和五羟基己酸钠中的任意一种或几种，优选为酒石酸钠、马来酸钠和五羟基己酸钠中的任意一种或几种，进一步优选为酒石酸钠和/或马来酸钠。
在本发明中，所述金属盐包括硝酸锌、氯化锌、硫酸铝和氯化铝中的任意一种或几种，优选为硝酸锌、氯化锌和氯化铝中的任意一种或几种，进一步优选为氯化锌和/或氯化铝。
本发明提供了上述酸化压裂用交联剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将水与有机配体进行混合得到混合物；
S2、将混合物、硼酸、氢氧化钠和金属盐混合后进行反应即得酸化压裂用交联剂。
在本发明中，所述步骤S1中，混合在搅拌的条件下进行，混合的温度为40～50℃，优选为42～48℃，进一步优选为44～46℃；混合的时间为30～60min，优选为35～55min，进一步优选为40～50min。
在本发明中，所述步骤S2中，反应的温度为80～100℃，优选为84～96℃，进一步优选为88～90℃；反应的时间为2～3h，优选为2.5h。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将90份水与70份有机配体在45℃的条件下搅拌混合40min得到混合物，然后将混合物，20份硼酸，5份氢氧化钠和金属盐(2份氯化锌和3份氯化铝)混合后在90℃下反应2h即得酸化压裂用交联剂。
本实施例所用有机配体的具体组成如下：10份甘露醇，10份木糖醇，10份山梨醇，10份三乙醇胺，15份酒石酸钠和15份马来酸钠。
实施例2
将100份水与80份有机配体在48℃的条件下搅拌混合30min得到混合物，然后将混合物，30份硼酸，9份氢氧化钠和金属盐(2份硝酸锌、2份氯化锌和3份氯化铝)混合后在95℃下反应2.5h即得酸化压裂用交联剂。
本实施例所用有机配体的具体组成如下：10份葡萄糖，10份木糖醇，10份山梨醇，5份二乙醇胺，15份三乙醇胺，15份酒石酸钠和15份马来酸钠。
实施例3
将70份水与60份有机配体在43℃的条件下搅拌混合50min得到混合物，然后将混合物，22份硼酸，7份氢氧化钠和金属盐(3份硝酸锌和3份氯化锌)混合后在88℃下反应3h即得酸化压裂用交联剂。
本实施例所用有机配体的具体组成如下：10份甘露醇，10份木糖醇，10份二乙醇胺，10份三乙醇胺，10份酒石酸钠和10份马来酸钠。
实施例4
将60份水与75份有机配体在42℃的条件下搅拌混合55min得到混合物，然后将混合物，18份硼酸，4份氢氧化钠和金属盐(1份硫酸铝和4份氯化铝)混合后在85℃下反应3h即得酸化压裂用交联剂。
本实施例所用有机配体的具体组成如下：5份甘露醇，5份木糖醇，20份山梨醇，15份异丙醇胺，5份三乙醇胺，5份酒石酸钠，5份葡萄糖酸钠和20份五羟基己酸钠。
实施例5
将80份水与70份有机配体在44℃的条件下搅拌混合60min得到混合物，然后将混合物，27份硼酸，8份氢氧化钠和金属盐(2份硫酸铝和6份氯化铝)混合后在100℃下反应2h即得酸化压裂用交联剂。
本实施例所用有机配体的具体组成如下：10份葡萄糖，10份甘露醇，10份木糖醇，10份山梨醇，10份二乙醇胺，10份葡萄糖酸钠和10份五羟基己酸钠。
性能测试
按质量比，压裂液基液包括0.6％的羟丙基瓜尔胶，0.5％的DL-12型助排剂(购自背景华油科隆开发公司)，0.1％的氢氧化钠，0.3％的氯化钠和0.2％的甲醛，其余为水。将0.5％的交联剂加入到压裂液基液中即得压裂液。
按上述配方，将实施例1～5制备的交联剂分别制成压裂液，按照SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法来评价压裂液性能，使用HAAKERS6000流变仪，在180℃温度条件下，剪切速率170s-1下剪切120min后，使用实施例1～5的交联剂制备的压裂液的粘度均大于90mPa·s，说明其热稳定性很好。即本发明制备的交联剂与羟丙基瓜尔胶形成的压裂液，在180℃的超高温下仍具有良好的耐温耐剪切性，有更好的耐温效果。
在新疆区块油田分别取五个油井记为A、B、C、D、E，分别测试实施例1～5的交联剂制备的压裂液对岩心的伤害，其中，油井A对应实施例1，油井B对应实施例2，油井C对应实施例3，油井D对应实施例4，油井E对应实施例5，结果如表1所示。
表1岩心伤害试验结果
由表1可得，使用本发明制备的交联剂所制备的压裂液对油井储层岩心的伤害率均在20％以下，对岩心的伤害较小。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种酸化压裂用交联剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
硼酸15～30份，有机配体60～100份，水50～100份，氢氧化钠1～10份，金属盐1～10份；
所述有机配体包括多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体，所述多元醇配体、烷基醇胺配体和羧酸配体的质量比为2～4：1～2：2～4。
2.根据权利要求1所述的酸化压裂用交联剂，其特征在于，所述多元醇配体为葡萄糖、甘露醇、木糖醇和山梨醇中的任意一种或几种。
3.根据权利要求2所述的酸化压裂用交联剂，其特征在于，所述烷基醇胺配体为二乙醇胺、三乙醇胺和异丙醇胺中的任意一种或几种。
4.根据权利要求2或3所述的酸化压裂用交联剂，其特征在于，所述羧酸配体为酒石酸钠、马来酸钠、葡萄糖酸钠和五羟基己酸钠中的任意一种或几种。
5.根据权利要求4所述的酸化压裂用交联剂，其特征在于，所述金属盐包括硝酸锌、氯化锌、硫酸铝和氯化铝中的任意一种或几种。
6.权利要求1～5任一项所述酸化压裂用交联剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将水与有机配体进行混合得到混合物；
S2、将混合物、硼酸、氢氧化钠和金属盐混合后进行反应即得酸化压裂用交联剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，混合在搅拌的条件下进行，混合的温度为40～50℃，混合的时间为30～60min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，反应的温度为80～100℃，反应的时间为2～3h。
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