[发明专利]一种有机硼交联剂及瓜胶压裂液

说明书

本发明公开了一种有机硼交联剂，是通过硼酸与有机多胺化合物在无水条件下反应制备得到的，所述有机多胺化合物选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或聚乙烯亚胺。本发明还公开了一种瓜胶压裂液：羟丙基瓜胶0.2%～0.6%，权利要求1所述的有机硼交联剂0.2%～0.6%，pH调节剂0.01%～0.2%，温度稳定剂0～0.5%，其它添加剂0.2%～2%，余量为水。本发明的有机硼交联剂分子体积大，与低浓度瓜胶水溶液形成的交联点多，所以提高了冻胶压裂液的交联性能和耐温性能，同时降低了交联剂用量，降低了压裂液体系成本。本发明的瓜胶压裂液具有良好的交联性能和耐温性能，可根据储层温度调节羟丙基瓜胶使用浓度，最高使用温度为150℃。

技术领域

本发明涉及一种有机硼交联剂及含该交联剂的瓜胶压裂液，属于油田开发技术领域。

背景技术

水力压裂是低渗透/超低渗透油气藏开发的主要增产措施，其原理是利用地面设备产生高压，以压裂液为主要介质，在地层中产生水力裂缝，再利用压裂液将支撑剂携带进入裂缝中，形成对油气具有一定导流能力的支撑裂缝，提高单井产量。

压裂液是水力压裂施工中的重要材料之一，其主要作用是传导压力和携带支撑剂进入地层。目前应用最广泛的压裂液体系是以瓜胶及其衍生物为增稠剂的压裂液体系，通过增稠剂与交联剂交联形成冻胶，携带支撑剂进入人工裂缝。该体系具有成本低、交联稳定性好、交联可控、耐温性好、现场施工简单、系统配套完善等特点。但也存在以下不足之处：常规的瓜胶压裂液在压裂施工过程中会在裂缝中和裂缝壁面残留大量残渣，造成储层伤害，导致地层渗流能力降低和产能下降，直接影响压裂效果。降低增稠剂用量将减少进入地层的固相物质含量，可有效降低压裂液滤液和残渣对裂缝及储层的伤害，但降低瓜尔胶浓度又会遇到压裂液成胶和耐温、抗剪切不稳定导致冻胶体系黏弹性降低、支撑剂沉降的问题。

瓜胶是一种天然半乳甘露聚糖，属于非离子型高分子，相对分子质量约200×10⁴。目前用于压裂的瓜胶增稠剂为羟丙基瓜胶(HPG)，其使用浓度一般在0.2％～0.8％。

羟丙基瓜胶压裂液常用的交联剂为硼类交联剂，主要包括硼砂、硼酸及硼与络合剂组成的混合物等，其主要特点是交联可逆、耐高剪切，主要缺点是耐温性差(一般使用温度小于130℃)、压裂液中瓜胶增稠剂使用浓度高。为降低压裂液中瓜胶增稠剂使用浓度、降低压裂液破胶液对支撑裂缝导流能力的伤害，国内外均提出低浓度瓜胶压裂液的概念，且以低浓度瓜胶硼冻胶压裂液为主。

US 5082579提出一种具有延迟交联性能的有机硼交联剂，该交联剂由硼砂、乙二醛、山梨醇和无机碱组成，该交联剂与羟丙基瓜胶可交联形成冻胶，通过调整配方可以调整与瓜胶水溶液的交联时间，当羟丙基瓜胶用量为0.6％时，冻胶耐温120℃。

US 5266224提出用α-羟基羧酸与硼离子形成有机硼交联剂的方法，该交联剂主要包括硼酸、α-羟基羧酸、碱和多元醇，α-羟基羧酸主要为乳酸钠和柠檬酸钠。

US 5827804提出一种低温条件下使用的有机硼交联剂，该交联剂由硼酸、乙醇胺或三乙醇胺、乙二醇组成，该交联剂可在-30℃以上保持稳定。

US6060436提出一种高温硼冻胶压裂液，所使用的交联剂由硼酸、葡萄糖酸钠和碱组成，可与羟丙基瓜胶交联形成冻胶，体系最高使用温度为150℃。

CN 1524920A提出一种有机硼延迟交联剂的制备和使用方法，该交联剂主要由硼砂、多元醛、多元醇胺、碱和水组成，可以通过改变基液pH值调整与植物胶的交联时间。

CN 102732244B提出一种超低浓度瓜胶压裂液用有机硼交联剂的制备及使用方法，该交联剂主要包括水、有机酸盐、硼化合物、多元醇、氢氧化钠组成，有机酸盐通常为葡萄糖酸钠，多元醇为山梨醇、木糖醇等。采用该交联剂与0.3％羟丙基瓜胶水溶液可交联形成冻胶，冻胶的耐温耐剪切能力为120℃。