[发明专利]一种乳液型高分子硼交联剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种乳液型高分子硼交联剂及其制备方法和应用。所述乳液型高分子硼交联剂的制备包括如下步骤：按质量份数计，将功能单体A、功能单体B、水、扩链剂、螯合剂、链转移剂、水溶性氧化剂和偶氮类引发剂混合，调节pH＝6‑8制得水相；将溶剂油和乳化剂混合，制得油相；将水相加入到油相中得到混合液，混合液经剪切乳化和除氧后，加入水溶性还原剂进行聚合反应，反应结束即可。本发明制得了尺寸更大的交联剂，可降低胍胶与交联剂分子间尺度效应带来的影响，从而有效降低胍胶的使用浓度。同时控制反相剂的加入量，可实现本发明交联剂延迟交联的时间可控。

技术领域

本发明属于压裂液技术领域，具体涉及一种乳液型高分子硼交联剂及其制备方法和应用。

背景技术

压裂是油气田增产、注水井增注的重要措施之一。硼交联胍胶压裂液是压裂中最常用的压裂液体系，该体系通过硼和胍胶分子链上的顺式邻位羟基交联形成高黏冻胶，从而实现高效携砂。相比锆、钛交联体系，硼交联胍胶压裂液具有耐剪切、易破胶、伤害小等特性。但胍胶分子与硼酸离子在纵向尺度上的差别巨大，因而胍胶分子和硼交联剂之间存在巨大的尺度效应，这就导致了胍胶分子内交联的概率远高于分子间交联。所以为了形成有效交联，满足施工要求，胍胶的使用浓度就必须要高于临界重叠浓度(C*)。增大胍胶的用量，必然会增加压裂液的成本。此外，胍胶压裂液破胶后会产生大量不溶的残渣，堵塞地层孔隙、喉道，对其造成伤害。而压裂液中胍胶浓度越高，残渣含量就越高，对地层伤害就越大，尤其是对于低孔低渗储层，伤害更明显。

近些年，一些研究者将有机配体(三乙醇胺、异丙醇，乳酸、乙酰丙酮等)与过渡金属(Ti、Zr等)进行复配得到了有机过渡金属交联剂。由于配体的引入，增加了交联剂分子的尺寸，交联剂与胍胶的交联效率便得到了提高，可有效减少胍胶的用量。但是在压裂液注入地层的过程中，交联体系的内部结构易受到较高的剪切作用而遭到破坏。此外，通过引入配体的方式增大交联剂尺寸，并没有较好地解决尺度效应所带来的问题，因为有机过渡金属交联剂与胍胶分子间仍存在着一定的尺度差距。所以，必须探寻一种新的方式来制备较大尺寸的交联剂，以缩小交联剂与胍胶分子间的尺度差距。

在压裂施工过程中，压裂液摩阻对施工压力有显著影响，进而影响施工排量、注入方式，并与施工成功率和压裂施工安全有着密切的联系。交联剂延迟交联控制是降低施工摩阻的关键，但硼交联剂普遍存在交联速度快的问题。为了解决延迟交联的问题，目前常采用有机配位的方法，即将硼酸与一些有机配体络合制备了有机硼交联剂，由于配体对硼酸盐离子具有亲合力，因而可以作为延迟交联剂。亲合力大小取决于溶液碱性的强弱，溶液碱性愈大，与硼酸盐结合得愈强。目前常被选用的配体有葡萄糖、葡萄糖酸钠、乙二醇、乙烯乙二醇、四乙烯五胺等。通过调整溶液的碱度，便可控制交联速度，从而实现延迟交联。但是，碱性太强又会造成储层碱敏伤害、地层水沉淀、影响胍胶破胶等一系列问题。所以，必须探寻一种新的方式来实现交联剂的延迟交联。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种乳液型高分子硼交联剂及其制备方法和应用，解决现有技术中胍胶用量多以及常规延迟交联的碱性环境带来的储层碱敏伤害、地层水沉淀等一系列问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种乳液型高分子硼交联剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量份数计，将5-25份功能单体A、15-65份功能单体B、20-50份水、0.01-0.04份扩链剂、0.02-0.05份螯合剂、0.002-0.015份链转移剂、0.008-0.015份水溶性氧化剂和0-0.01份偶氮类引发剂混合均匀，并调节pH＝6-8制得水相；将10-30份溶剂油和0.5-2份乳化剂混合均匀，制得油相；

(2)将水相加入到油相中得到混合液，然后将混合液剪切乳化，剪切乳化后除去混合液内的氧，加入水溶性还原剂进行聚合反应，反应结束即制备得到所述乳液型高分子硼交联剂。