[发明专利]一种适用于线性胶压裂液的交联剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油气田压裂技术领域，具体涉及一种交联剂及其制备方法，该交联剂适用于线性胶压裂液。

背景技术

目前，水基压裂技术已成为应用广泛的油气井增产措施，交联剂作为其压裂体系的重要组成部分，一直备受石油化工研究者的关注。

交联剂是一类能与聚合物线型大分子链形成新的化学键，使其连结成网状体型结构的化学品。在交联剂的作用下，压裂液体系粘度增加较大，可形成冻胶状的交联体。该交联体在一定温度和氧化剂作用下可降解成低粘度液体(称为破胶)返排。

交联剂主要分为无机交联剂和有机交联剂两大类，每一类交联剂均有其优点和缺点。无机交联剂中比较常见为硼酸盐交联剂，比如硼砂(NaB4O710H2O)、四硼酸钠等。硼酸盐交联剂已发展成为植物胶类水基压裂液的主要交联剂，具有价格低廉，形成的冻胶弹性好等优点，其最大弱点是耐温性差、交联迅速、冻胶泵送时产生摩阻较大，使其仅能在低温浅井上应用。

有机交联剂，尤其是20世纪70年代至80年代发展起来的金属有机交联剂(主要是有机钛和有机锆)，具有用量少、摩阻低、具有延迟交联作用，耐高温抗剪切性能好等诸多优点，但其主要缺点是难破胶，会导致严重的支撑裂缝导流能力损害。为此，在20世纪90年代初研究者们开发了多种适应性强的有机硼交联剂，例如压裂液用有机硼交联剂CT9-6、CQ-OBC、OBN-90以及高温延缓型有机硼交联剂OB-200。这些交联剂在油田现场得到了使用，但有机硼交联剂耐温性能不好，只能满足中高温地层需要。

发明内容

针对上述已有交联剂的技术缺陷，本发明提供了一种适用于线性胶压裂液的交联剂，耐温性能好，同时满足中低温和中高温油井的压裂需要，并克服了常规金属交联剂破胶困难的问题。还有，这种交联剂具有用量少，对地层损害小的优点。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种适用于线性胶压裂液的交联剂，各组成物料以质量份计，可通过下述方法获得：向烧瓶中加入30-40份的水，边搅拌边加入10-20份的氧氯化锆，待氧氯化锆充分溶解之后再加入10-20份的有机酸，有白色沉淀产生，继续加入30-40份三乙醇胺，将烧瓶内的混合物料升温至30-40℃，保温反应1-2h至白色沉淀完全溶解，出料即得到线性胶压裂液用的交联剂。

根据本发明的具体实施方式，优选地，所采用的有机酸选用乳酸、琥珀酸、聚乳酸中的一种，或者它们的混合物。

本发明还给出了所述交联剂的制备方法，其包括下述顺序的步骤：

(a)向烧瓶中加入水，边搅拌边加入氧氯化锆；

(b)待氧氯化锆充分溶解后，再加入有机酸，烧瓶内有白色沉淀产生；

(c)继续加入三乙醇胺，将烧瓶内的混合物料升温至30-40℃；

(d)保温反应1-2h至上述白色沉淀完全溶解，出料即得到线性胶压裂液用的交联剂。

通过上述方法制备的交联剂，其中氧氯化锆的有效含量大于36％，有机酸的有效含量大于80％。

本发明采用水、氧氯化锆、有机酸、三乙醇胺为原料制备形成了一种新型的交联剂。其与线性胶压裂液增稠剂配合使用，主要适用于线性胶压裂液。本发明简化了交联剂的制备工艺，便于生产和操作。本发明所述的交联剂耐温范围较宽，可同时满足中低温和中高温油井的压裂需要，并克服了常规金属交联剂破胶困难的问题。通过大量的应用实践得出，该交联剂的交联时间在1min以内可调，在交联比为100:0.4～0.8范围内交联较好，冻胶挑挂性好，冻胶耐温性能可以达到130℃。

附图说明

图1为含实例1所述交联剂的线性胶压裂液80℃下的耐温耐剪切曲线。

图2为含本发明所述交联剂的线性胶压裂液60℃静态滤失试验曲线。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的交联剂，其包括以下原料组成：按质量份数计，水37份，氧氯化锆13.8份，有机酸13.8份，三乙醇胺35.4份。所述的有机酸选用乳酸。

本实施例的交联剂，按以下步骤制备：在烧瓶中加入37份的水，搅拌情况下加入13.8份氧氯化锆，使其充分溶解之后加入13.8有机酸，溶液有白色沉淀产生，继续加入35.4份三乙醇胺，在35℃下反应1h，出料即得到线性胶压裂液用的交联剂。