[发明专利]一种聚合物压裂液用交联剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明是关于一种聚合物压裂液用交联剂及其制备和应用。

背景技术

压裂技术是油田中后期开发增产的主要措施之一，压裂液体系性能的好坏直接影响压裂改造效果。目前，我国使用较多的压裂液体系仍为胍胶压裂液。由于羟丙基胍胶(一级)原材料价格由2010年的18300元/吨升至2012年的158000元/吨，极大的增加了压裂成本，制约了压裂技术的推广。新型聚合物压裂液由于具有低成本、低摩阻、低残渣、易返排、对地层伤害小、贮存时间长等优势，可以替代常规胍胶压裂液。

目前在油田调剖堵水方面，广泛应用聚丙烯酰胺及其配套交联剂，此类交联剂主要为有机铬类、柠檬酸铝类。

譬如，专利CN102634329A中介绍了低分子聚合物压裂液交联剂，其特征是：交联剂由A剂和B剂组成，A剂与B剂重量比为4:1，混合均匀，得到交联剂。A剂各组分重量百分比：氯化铝，10%；氧氯化锆，10%；氢氧化钠，8%；甘油，10%；乳酸，10%；甲醇，20%；水，32%；A剂的制备：先在反应釜加入水、氯化铝与氧氯化锆，搅拌10分钟，再加入甘油、乳酸，搅拌反应10min，再加入氢氧化钠，搅拌反应5min，得到A剂；B剂各组分重量百分比为：乙二醛，60%；苯酚，40%；B剂的制备：首先将苯酚加热60-65℃使其融化；其次，在反应釜中加入乙二醛，再将融化的苯酚倒入反应釜中，在温度70-75℃条件下搅拌30-40分钟，得到B剂。

将该类交联剂应用于含羧酸基聚合物压裂液时，形成的冻胶挑挂状态不好，用玻璃棒挑挂冻胶，不能有效挑起，不利于压裂施工。

为了解决上述问题，本发明提供一种与聚合物压裂液增稠剂配套使用的添加剂，尤其适用于含羧酸基聚合物压裂液。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种聚合物压裂液用交联剂。

本发明的另一目的在于提供所述聚合物压裂液用交联剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述聚合物压裂液用交联剂的应用。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种聚合物压裂液用交联剂，所述交联剂主要由如下重量百分比成分制备而成：有机酸：15～30%，无机碱：4～8%，有机胺：10～18%，三价金属离子盐：4～10%，四价锆盐：7～15%，醛：1～5%，余量为水。

根据本发明所述的交联剂，所述有机酸可以为本领域现有技术任何的有机酸，本领域技术人员清楚的知晓本领域所适用的有机酸种类，本领域技术人员在阅读本发明后，能够在现有技术中选择适于本领域的有机酸。

然而本发明优选的有机酸为酒石酸、柠檬酸、乳酸中的一种，主要作用为络合金属离子。

根据本发明所述的交联剂，所述无机碱可以为本领域现有技术任何的无机碱，本领域技术人员清楚的知晓本领域所适用的无机碱种类。然而本发明优选的无机碱为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种的混合，主要作用为中和有机酸。

本发明优选的有机胺为三乙醇胺，主要作用为提高冻胶交联强度。

本发明优选的三价金属离子盐为三氯化铬、三氯化铝、硫酸铝中的一种或多种的混合，主要作用为提供交联点。

本发明优选的四价锆盐为四氯化锆、氧氯化锆或二者的混合，主要作用为提供交联点。

本发明优选的醛为甲醛、乙二醛、戊二醛中的一种或多种的混合，主要作用为提高冻胶的抗温性能。

另一方面，本发明还提供了所述聚合物压裂液用交联剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将有机酸、水、碱、有机胺、三价金属离子盐、四价锆盐和醛化学品为基本原料，在35-65℃条件下，按顺序投料合成。

根据本发明所述的方法，本发明将上述组分按照上述顺序加入混合即可，为了进一步提高本发明合成的交联剂性能，本发明进一步优选的是，是先加入有机酸、水，搅拌后加入无机碱，维持体系反应温度为35-65℃，搅拌完全溶解后加入三价金属离子盐、四价锆盐，搅拌3小时，再加入有机胺和醛，搅拌3小时，冷却后即得成品。

其中进一步优选加入有机酸、水，搅拌1小时后加入无机碱。

再一方面，本发明还提供了所述聚合物压裂液在制备油田压裂液中的应用。

其中优选所述压裂液为含羧基聚合物压裂液。

使用本发明的交联剂配制压裂液时，可以先配制质量浓度为0.5-0.6%的含羧酸基聚合物溶液，用无机酸，譬如盐酸调节pH值为5.5-6，再加入体积为配制的含羧酸基聚合物溶液体积0.3%～0.5%的本发明的交联剂，搅拌35～50秒即得。