有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井領(lǐng)域，特別是涉及一種有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 有機硼-羥丙基胍膠壓裂液是目前壓裂施工中應(yīng)用最多的壓裂液體系，其組成配 比一般為羥丙基瓜爾膠0. 45~0. 55%、有機硼交聯(lián)劑0. 25~0. 4%以及防膨劑、助排劑、 殺菌劑等，其中，胍膠和有機硼交聯(lián)劑的用量根據(jù)地層溫度的高低在適當(dāng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。盡管 胍膠水基壓裂液體系應(yīng)用廣泛，但是由于天然植物膠含有一定比例的水不溶物，導(dǎo)致水基 壓裂液破膠不徹底，滯留地層的殘渣較多，從而對地層造成傷害，同時嚴(yán)重影響了壓裂改造 的效果。降低稠化劑濃度會在一定程度上減輕壓裂液對地層的傷害，但降低稠化劑濃度同 時也會導(dǎo)致壓裂液的性能發(fā)生變化，致使其耐溫耐剪切性能及壓裂液攜砂、造壁等性能都 得不到保證，容易在施工過程中造成脫砂和砂堵等情況。而目前已有的一些可使壓裂液中 胍膠濃度降低的試劑大多通過金屬離子來增強凍膠中的鍵能，由此可能造成對地層的二次 傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明的一個目的是針對目前應(yīng)用較多的有機硼-羥丙基胍膠壓裂液，提供一種 有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑，可在降低壓裂液體系中羥丙基胍膠使用濃度的同時 形成滿足施工要求的壓裂液凍膠，其耐剪切性能滿足國標(biāo)要求，并且對地層的二次傷害小。
[0004] 本發(fā)明的另一目的是提供上述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑由以下重量份的組分制成：
[0007] 有機醇： 5~15份 有機堿： 8~20份 PH調(diào)節(jié)劑: 5~10份 氫氧化鈉： 1~4份 水： 50~70份，
[0008] 具體制備步驟如下：
[0009] 將水加入反應(yīng)容器中加熱至40~60°C，再依次加入有機醇、氫氧化鈉、有機堿 以及PH調(diào)節(jié)劑；加料完成后，維持加熱后的溫度繼續(xù)反應(yīng)50~80分鐘，即得到所述有機 硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑。上述加料以及反應(yīng)過程中可輔以攪拌，以使各組分均勻 混合，完全反應(yīng)。
[0010] 所述有機醇為丙三醇、乙二醇以及正丁醇中的一種或幾種以任意比例組成的混合 物，以起到增溶以及降低凝點的作用；所述有機堿為三乙烯四胺、四乙烯五胺以及多乙烯多 胺的一種或幾種以任意比例組成的混合物，有助于補充有機硼-羥丙基胍膠壓裂液體系中 因胍膠濃度降低、剪切及熱能損耗的四羥基合硼酸根離子，使壓裂液體系向正向交聯(lián)反應(yīng) 方向進行，保持良好性能；所述PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸一氫鈉以及磷酸二氫鈉 的一種或幾種以任意比例組成的混合物，以維持體系適當(dāng)?shù)腜H范圍并提供交聯(lián)所需要的 氫氧根。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于，將所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑以不超過 1%(說明書中出現(xiàn)的物質(zhì)百分比含量均為質(zhì)量分數(shù)）的添加量加入壓裂液體系后可大幅 降低羥丙基胍膠的用量，同時使壓裂液體系保持良好的粘彈性和耐剪切性能。以90°C為例， 在該溫度下所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑以〇. 4%的添加量可使壓裂液中羥丙 基胍膠的使用濃度由原來的〇. 5%降至0. 3%，在90°C下以HOiT1的速率剪切90min后，壓 裂液的粘度仍保持在170mPa · s左右。所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑可大幅降 低壓裂液體系中羥丙基胍膠的用量，在降低使用成本的同時也降低了對地層的二次傷害。
【附圖說明】：
[0012] 圖1添加了純堿的低濃度羥丙基胍膠壓裂液在90°0、170^剪切速率條件下的粘 度變化圖。
[0013] 圖2添加了實施例1產(chǎn)品的低濃度羥丙基胍膠壓裂液在90^^170(1剪切速率條 件下的粘度變化圖。
[0014] 圖3添加了實施例2產(chǎn)品的低濃度羥丙基胍膠壓裂液在HOiT1剪切速率、不同溫 度下的粘度變化圖。
[0015] 圖4添加了實施例3產(chǎn)品的低濃度羥丙基胍膠壓裂液在HOiT1剪切速率、不同溫 度下的粘度變化圖。
【具體實施方式】：
[0016] 實施例1
[0017] 按重量份，將65份水加入到反應(yīng)釜中，加熱至60°C ;在攪拌條件下，向水中依次加 入10份丙三醇、4份氫氧化鈉、18份有機堿（10份三乙烯四胺和8份四乙烯五胺的混合物） 以及8份PH調(diào)節(jié)劑（3份碳酸鈉和5份碳酸氫鈉的混合物）；在60°C下繼續(xù)攪拌反應(yīng)60分 鐘，完全反應(yīng)后得到所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑產(chǎn)品。
[0018] 實施例2
[0019] 按重量份，將50份水加入到反應(yīng)釜中，加熱至40°C ;在攪拌條件下，向水中依次加 入6份有機醇（3份乙二醇和3份正丁醇的混合物）、1份氫氧化鈉、10份多乙烯多胺以及5 份PH調(diào)節(jié)劑（2份磷酸一氫鈉和3份磷酸二氫鈉的混合物）；在40°C下繼續(xù)攪拌反應(yīng)80分 鐘，完全反應(yīng)后得到所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑產(chǎn)品。
[0020] 實施例3
[0021] 按重量份，將70份水加入到反應(yīng)釜中，加熱至50°C ;在攪拌條件下，向水中依次加 入15份有機醇（10份丙三醇和5份乙二醇的混合物）、2份氫氧化鈉、8份多乙烯多胺以及 10份碳酸氫鈉；在50°C下繼續(xù)攪拌反應(yīng)60分鐘，完全反應(yīng)后得到所述有機硼-羥丙基胍膠 體系交聯(lián)促進劑產(chǎn)品。
[0022] 效果及性能測試
[0023] 1)實施例1產(chǎn)品的性能測試：配制兩份相同的低濃度羥丙基胍膠壓裂液，均含有 0. 3%的胍膠和0. 4%的有機硼交聯(lián)劑，兩份溶液中分別加入0. 15%的NaCOjP 0. 4%的實 施例1產(chǎn)品；將形成的兩份凍膠在90°C下以HOiT1的剪切速率常壓剪切90min，之后用哈克 RS6000型流變儀對剪切結(jié)果進行測定。結(jié)果如圖1和圖2所示：加入NaCO3的凍膠經(jīng)剪切 后粘度為50~75mPa · s (圖1所示），而加入實施例1產(chǎn)品的凍膠經(jīng)剪切后粘度為150~ 175mPa · s (圖2所示），明顯高于前者，其耐剪切性能提高率約為200%。
[0024] 2)實施例2產(chǎn)品的性能測試：配制低濃度羥丙基胍膠壓裂液，其中含有0. 4%的羥 丙基胍膠、0. 4%有機硼交聯(lián)劑以及1 %的實施例2產(chǎn)品。用哈克RS6000型流變儀對壓裂液 的高溫抗剪切性能進行測試，測試處理如下：在HOiT1的剪切速率下將溫度由45°C逐漸升 至120°C，升溫時間為20min，之后在120°C下繼續(xù)恒溫剪切40min。測試結(jié)果如圖3所示： 經(jīng)過120°C高溫剪切后，壓裂液的粘度仍保持在IOOmPa · s左右。
[0025] 3)實施例3產(chǎn)品的性能測試：配制低濃度羥丙基胍膠壓裂液，其中含有0. 3%的羥 丙基胍膠、0. 4%有機硼交聯(lián)劑以及1 %的實施例3產(chǎn)品。用哈克RS6000型流變儀對壓裂液 的高溫抗剪切性能進行測試，測試處理如下：在HOiT1的剪切速率下將溫度由30°C逐漸升 至100°C，升溫時間為20min，之后在100°C下繼續(xù)恒溫剪切70min。測試結(jié)果如圖4所示： 經(jīng)過KKTC高溫剪切后，壓裂液的粘度仍保持在150mPa · s左右。
【主權(quán)項】
1. 一種有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑，其特征在于由以下重量份的組分制成： 有機醇： 5~15份 有機堿： 8~20份 PH調(diào)節(jié)劑: 5~10份 氧氧化鈉： 1~4份 水： 50~70份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑，其特征在于：所述有 機醇為丙三醇、乙二醇以及正丁醇中的一種或幾種以任意比例組成的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑，其特征在于：所述有 機堿為三乙烯四胺、四乙烯五胺以及多乙烯多胺的一種或幾種以任意比例組成的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑，其特征在于：所述PH 調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸一氫鈉以及磷酸二氫鈉的一種或幾種以任意比例組成的 混合物。5. -種權(quán)利要求1所述有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑的制備方法，步驟如下： 將水加入反應(yīng)容器中加熱至40~60°C，再依次加入有機醇、氫氧化鈉、有機堿以及PH調(diào)節(jié) 劑；加料完成后，維持加熱后的溫度繼續(xù)反應(yīng)50~80分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑，由以下重量份的組分制成：有機醇5～15份、有機堿8～20份、PH調(diào)節(jié)劑5～10份、氫氧化鈉1～4份、水50～70份。本發(fā)明還公開了有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑的制備方法。本發(fā)明提供的有機硼-羥丙基胍膠體系交聯(lián)促進劑可以大幅降低壓裂液體系中羥丙基胍膠的使用濃度，同時使壓裂液體系保持良好的粘彈性和耐剪切性能，從而滿足施工需要、降低使用成本，同時也降低了壓裂液對地層的二次傷害。
【IPC分類】C09K8/68
【公開號】CN104910890
【申請?zhí)枴緾N201510272596
【發(fā)明人】李偉, 黨偉, 王越, 馬洪芬, 劉金松, 蔡景超, 李青一, 李世恒, 呂雙, 吳浩
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月25日