[发明专利]一种耐高温的纳米锆硼交联剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温的纳米锆硼交联剂及其制备方法。该交联剂的制备方法为：(1)分别配置十二烷基硫酸钠溶液和八水氧氯化锆溶液；(2)将八水氧氯化锆溶液滴加至十二烷基硫酸钠溶液中，再加入环己烷，然后将其置于反应釜中，加入氢氧化钠溶液，反应24h，得纳米二氧化锆乳状液；(3)向纳米二氧化锆乳状液中依次加入丙三醇、硼砂、β‑二酮和三乙醇胺，于pH值为10的条件下反应，制备得到纳米锆硼交联剂。本发明方法制备得到的纳米锆硼交联剂，不仅具有优良的耐温耐剪切性，而且成本低，易破胶返排。

技术领域

本发明属于油田用交联剂制备技术领域，具体涉及一种耐高温的纳米锆硼交联剂及其制备方法。

背景技术

油气资源经过几十年的开采，大部分的高渗透油气田已经进入了开采后期。为了改善地层渗透性和提高油气井产能，地层改造措施是必不可少的。压裂作为深层低渗透致密性储层最为有效的地层改造措施，受到了国内外越来越多的关注和研究。交联剂是影响压裂施工成功与否的主要决定因素之一。

而目前，在油田中常用的交联剂为有机硼交联剂，但现有的有机硼交联剂存在耐热性差的问题，许多油气田使用的有机硼交联剂的耐温性仅能达到120℃左右，使用的温度不超过150℃，不能适应深井的压裂施工。

另外，现有的有机硼锆交联剂的制备原理都是采用金属离子与硼砂、多元醇等配体络合反应而制得。这种方法存在金属离子用量较大，增加油田成本，不利于有机硼锆交联剂的普及。再者，有机硼锆交联剂的制备方法要求较高，工艺要求严格，不利于有机硼锆交联剂的工业化生产。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种耐高温的纳米锆硼交联剂及其制备方法，可有效解决现有交联剂不耐高温、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种耐高温的纳米锆硼交联剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)于40～45℃配置浓度为0.1～0.5g/mL的十二烷基硫酸钠溶液，然后在常温下配置浓度为0.1～0.25g/mL的八水氧氯化锆溶液；

(2)将八水氧氯化锆溶液滴加至十二烷基硫酸钠溶液中，搅拌混合，再加入环己烷，磁力搅拌2～3h；其中，十二烷基硫酸钠溶液、八水氧氯化锆溶液和环己烷的体积比为1～2:1:2～5；

(3)将步骤(2)所得产物置于反应釜中，然后加入氢氧化钠溶液，于100～120℃反应24～28h，洗涤2～3次，得纳米二氧化锆乳状液；

(4)超声分散纳米二氧化锆乳状液，然后向其中加入占其体积35％～50％的丙三醇，搅拌混合，再加入硼砂，于40～45℃搅拌溶解，调节体系pH值为10～11，并于60～65℃反应5～8h，最后再加入β-二酮和三乙醇胺，继续反应5～8h，得纳米锆硼交联剂；其中，硼砂与八水氧氯化锆的重量比为1.5～2.5:1；β-二酮、三乙醇胺和丙三醇的体积比为0.1～0.5:0.8～1.5:1。

其中，纳米锆硼交联剂制备机理如下：

第一步：纳米二氧化锆与硼砂反应生成硼酸酯化合物；

第二步：硼酸酯与β-二酮和三乙酰胺反应制得纳米锆硼交联剂；

进一步地，步骤(1)中十二烷基硫酸钠溶液的浓度为0.1～0.15g/mL。

进一步地，步骤(1)中八水氧氯化锆溶液的浓度为0.1～0.2g/mL。

进一步地，步骤(2)中十二烷基硫酸钠溶液、八水氧氯化锆溶液和环己烷的体积比为2:1:5。

进一步地，氢氧化钠溶液与八水氧氯化锆溶液的体积比为2:1，且氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L。