一種抗高溫有機硼交聯劑及其制備方法與流程

本發明屬于石油開采技術領域中的交聯劑，具體涉及一種抗高溫交聯劑的制備方法。

背景技術：

交聯劑是水基壓裂液的一個重要組成部分，通過與高聚物以多種鍵態形成絡合以次成為高粘度凝膠體，以次來滿足在壓裂液施工中遭縫，攜沙，降低摩阻等需要。

目前有機硼交聯劑僅適合低于150℃的地層中使用，超過這個溫度就需要更高濃度的胍膠和更大的交聯比來維持裂縫中的液體粘度，這樣會導致壓裂液的摩阻升高，破膠后產生大量的殘渣，并且加大生產成本。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供一種用耐高溫，低傷害等特點的抗高溫有機硼交聯劑。

一種抗高溫耐剪切有機硼交聯劑，按質量份計，由以下原料制成，水36-40份，硼化合物15-18份，氫氧化鈉2-4份，多元醇24-28份，醛類化合物6-9份，糖類化合物8-10份，乙二胺四乙酸二鈉1-2份。

所述多元醇為甘露醇、山梨醇、丙三醇和乙二醇中的一種或幾種。

所述硼化物為四硼酸鈉和硼酸的一種或兩種。

所述糖類化合物為葡萄糖和葡萄糖酸鈉的一種或兩種。

所述醛類化合物為乙二醛和戊二醛的一種或兩種。

本發明還提供一種抗高溫有機硼交聯劑的制備方法，包括如下步驟：

A)在水中加入多元醇，攪拌混合均勻后加熱到50℃-55℃；

B)加入氫氧化鈉，溶清；

C)加入硼化合物，50-55℃水解反應；

D)控制溫度至80-90℃，攪拌下加入乙二胺四乙酸二鈉，糖類化合物和醛類化合物反應。

本發明提供的抗高溫有機硼交聯劑，其中醛類能夠產生結構牢固的共價鍵，能夠耐高溫；乙二胺四乙酸二鈉含有羧基，可形成分子內的氫鍵，使體系更穩定；醛類和乙二胺四乙酸二鈉在高溫下能夠與硼很好的結合，從而使得到的壓裂液有很好的耐溫性能；氫氧化鈉可提高硼砂的水解程度；多元醇和糖類化合物含有的羥基能與硼酸鹽離子結合力較強，形成絡合物，使壓裂液的耐溫性高。當壓裂液耐溫能力高達160℃，粘度在80mpa.s以上，且交聯時間可控、易破膠、低傷害、低摩阻等性能。

與劉洪升,王俊英等(劉洪升,王俊英，等。高溫延緩型有機硼交聯劑OB-200合成研究[J].油田化學,2003，6(2)：121-124.)，

合成的有機硼添加昂貴的稀土金屬硫酸鹽做配位體，而耐溫極限在143℃。相比成本低，反應簡單，效果好。解決了胍膠體系不能耐高溫的問題，可以在160℃條件達到國標的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例1交聯劑形成凍膠在140℃、170s^-1、2h下粘度變化曲線；

圖2是本發明實施例5交聯劑形成凍膠在160℃、170s^-1、2h下粘度變化曲線。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明做進一步說明，以下實施例中用的物質，除了注明之外，其余均為市場工業用品。

對比實施例

按質量份計，將水36份和山梨醇28份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉3份，溶清后，加入四硼酸鈉18份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二鈉2份，葡萄糖8份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例1

按質量份計，將水36份和山梨醇28份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉3份，溶清后，加入四硼酸鈉18份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二鈉2份，乙二醛9份，葡萄糖8份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例2

按質量份計，將水40份和乙二醇24份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉4份，溶清后，加入四硼酸鈉18份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二鈉1份，戊二醛6份，葡萄糖酸鈉10份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到淡黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例3

按質量份計，將水40份和丙三醇28份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉4份，溶清后，加入四硼酸鈉18份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，在加入乙二胺四乙酸二鈉2份，乙二醛7份，質量比為1：1的葡萄糖和葡萄糖酸鈉混合物10份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例4

按質量份計，將水36份和丙三醇24份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉4份，溶清后，加入質量比為1：1的四硼酸鈉和硼酸混合物18份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，再加入乙二胺四乙酸二鈉1份，質量比為2：1的乙二醛和戊二醛的混合物6份，質量比為1：1的葡萄糖和葡萄糖酸鈉混合物10份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例5

按質量份計，將水36份和甘露醇24份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉2份，溶清后，加入硼酸15份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，再加入乙二胺四乙酸二鈉1份，戊二醛6份，葡萄糖8份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例6

按質量份計，將水40份和甘露醇28份混合并加熱至50-55℃，加入氫氧化鈉4份，溶清后，加入硼酸18份，在50-55℃水解反應1小時，調節溫度至80-90℃，再加入乙二胺四乙酸二鈉2，戊二醛9份，葡萄糖10份，攪拌反應5小時。將產物冷卻，得到黃色澄清的溶液，即為抗高溫有機硼交聯劑。

實施例7

按照以下配方在自來水中配置壓裂液基液(此實施例中用的“％”均為質量濃度)：0.5％羥丙基瓜爾膠，1％粘度穩定劑，0.3％助排劑DL-12(生產于滄州中星石油助劑有限公司)，0.2％碳酸鈉，0.05％殺菌劑甲醛；配方中各物質添加完并攪拌均勻后，靜置2小時。往配置好的壓裂基液中加入0.45％對比實施例制得的有機硼交聯劑，在3min內形成挑掛好的凍膠。使用HAAKE RS6000流變儀測定該凍膠在溫度140℃、剪切速率為170s^-1下耐溫2h剪切性。

實施例8

按照實施例7的配置壓裂液基液，往配置的壓裂液中加入0.45％(質量濃度)實施例5制得有機硼交聯劑，在3min內形成挑掛好的凍膠。使用HAAKE RS6000流變儀測定該凍膠在溫度160℃、剪切速率為170s^-1下耐溫2h剪切性，其粘度變化曲線如圖2所示。

從圖2可以看出在有機硼中添加醛類和乙二胺四乙酸二鈉所合成實施例5的有機硼交聯劑交聯效果好，用量少，與羥丙基瓜爾膠形成的凍膠在160℃的高溫下剪切2小時，粘度在80mpa.s以上，能夠有效提升壓裂液體系的耐溫耐剪切能力。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。