[发明专利]一种胍胶压裂液交联剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探技术领域，具体的，本发明涉及一种胍胶压裂液交联剂及其制备方法。

背景技术

水力压裂是我国普遍采用的油气井增产增注技术，其中以胍胶为稠化剂的压裂液使用范围最广。由于胍胶产品性质相对稳定，使用工艺成熟，在较长时间内其市场主导地位无法被其他产品替代。但在技术发展中对压裂材料提出了更高的要求，包括为了降低地层伤害，希望降低胍胶使用浓度，同时材料的耐温性能和延时能力还不能降低甚至是需要提高。

为实现耐温目标，在新型交联剂的开发中，通常需要加入锆、钛等金属离子，以提升水凝胶中大分子间的交联强度，此法可以将常规交联剂的耐温能力从120℃提升到130℃，但由此方法容易产生交联时间不理想、地层伤害较大以及原料成本较高等问题。如果以常规交联剂为基础，通过增加用量的方法提升耐温性能，则交联时间会降低，使用成本大幅提高。因此在新产品开发中，需要从压裂液水凝胶形成的本质考虑，使用硼交联剂时，由于动态平衡的原因，只有部分硼元素在大分子间形成交联点，在稠化剂浓度较高的情况下，依然可以形成立体网状结构使水溶液变为凝胶。在稠化剂浓度较低时，就需要交联剂能够携带更多的硼元素进入基液中，并让硼元素通过化学反应平衡调节，尽可能多的处于交联态，以形成立体网状结构继而确保耐温能力，同时确保交联剂中的硼元素处于络合态存在以保证延时性能。

申请号为201510718172.7的中国发明专利申请公开了一种胍胶交联剂，但是该交联剂仅仅使用硼为交联中心，且耐受温度较低，不足100℃。申请号为201310162838.6的中国发明专利申请公开了一种低浓度胍胶压裂体系交联剂，但是该交联剂的耐受温度过低。

目前还没有一种有效的胍胶压裂液交联剂能够解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种胍胶压裂液交联剂、其制备方法以及应用其的胍胶压裂液。

一方面，本发明提供了一种胍胶压裂液交联剂，包括第一组分和第二组分，其中，第一组分包括多羟基化合物、硼酸和有机胺，第二组分包括无机碱、金属离子络合剂和水；其中，第一组分和第二组分的重量比是1:4-5:2，优选1:1。

前述的胍胶压裂液交联剂，按重量份数计，所述第一组分包括多羟基化合物40-50份(优选50份)、硼酸30-40份(优选35份)和有机胺10-20份(优选15份)。

前述的胍胶压裂液交联剂，所述多羟基化合物是乙二醇和/或丙三醇。

前述的胍胶压裂液交联剂，所述有机胺是一乙醇胺和/或二乙醇胺。

前述的胍胶压裂液交联剂，按重量份数计，所述第二组分包括无机碱20-30份(优选20份)、金属离子络合剂4-6份(优选5份)和水70-80份(优选75份)。

前述的胍胶压裂液交联剂，所述无机碱是氢氧化钠或氢氧化钾。

前述的胍胶压裂液交联剂，所述金属离子络合剂是次氮基三乙酸钠或乙二胺四乙酸四钠。

另一方面，本发明提供了前述的胍胶压裂液交联剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备第一组分

室温下将多羟基化合物加入到第一反应釜中，搅拌状态下加入硼酸，升温至43-53℃(优选50℃)，恒温25-35分钟(优选30分钟)；

向第一反应釜中加入有机胺，控制反应温度为55-65℃(优选60℃)，恒温25-35分钟(优选30分钟)，得金黄色液体；

冷却至室温得到第一组分；

(2)制备第二组分

将水加入到第二反应釜中，搅拌状态下加入金属离子络合剂至全部溶解；

向第二反应釜中分批加入无机碱，控制反应温度低于70℃，搅拌反应至溶液澄清；

冷却至室温得到第二组分。

前述的制备方法，步骤(1)中，按重量份数计，多羟基化合物40-50份(优选50份)、硼酸30-40份(优选35份)和有机胺10-20份(优选15份)。

前述的制备方法，步骤(2)中，按重量份数计，无机碱20-30份(优选20份)、金属离子络合剂4-6份(优选5份)和水70-80份(优选75份)。

另一方面，本发明提供了一种胍胶压裂液，包括胍胶压裂液基液和交联剂，所述交联剂是权利要求1-7任一项所述的胍胶压裂液交联剂或者权利要求8-10任一项所述的制备方法制备得到的胍胶压裂液交联剂。

前述的胍胶压裂液，胍胶浓度是0.25wt％-0.35wt％，优选0.25wt％-0.30wt％。

前述的胍胶压裂液，耐受温度是140℃-155℃，优选145-150℃。