一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑、制備方法及低分子聚合物壓裂液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑、制備方法及低分子聚合物壓裂液，該交聯(lián)劑是由以下重量份數(shù)的原料反應(yīng)制得的：鋯鹽15～25份、鋁鹽15～25份、多元醇150～250份、有機(jī)酸75～85份、葡萄糖酸鹽15～25份、水55～65份。本發(fā)明的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，具有優(yōu)良的耐高溫性能，在高溫、高礦化度下具有良好的交聯(lián)效果；在低pH值條件下穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)酸性交聯(lián)，保證酸化壓裂的正常進(jìn)行；與聚合物具有較好的配伍性，交聯(lián)能力強(qiáng)，與聚合物復(fù)配的壓裂液，在高溫條件下，凝膠穩(wěn)定，具有優(yōu)良的攜砂能力、破膠性能和耐剪切性能；同時(shí)具有易溶解、無污染、對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度小的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】-種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑、制備方法及低分子聚合物壓裂液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田用化學(xué)劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，同時(shí)還涉及 一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的制備方法及使用該交聯(lián)劑的低分子聚合物壓裂液。

【背景技術(shù)】
[0002] 水力壓裂是油氣井增產(chǎn)、水井增注的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。壓裂的目的是在地層中 形成具有一定尺寸和導(dǎo)流能力的裂縫，其成功與否與所用壓裂液的性能有很大關(guān)系。水力 壓裂對(duì)于壓裂液的性能有著一定的要求，如增粘性、懸浮性、濾失性、摩阻損失、穩(wěn)定性、地 層傷害等方面。目前，壓裂液體系中被廣泛使用仍為水基壓裂液（占65% )。而在水基壓裂 液中，硼交聯(lián)壓裂液占40%，鈦、鋯交聯(lián)壓裂液占10%，未交聯(lián)線性膠占15%。但是，常規(guī)的 水基壓裂液需要堿性交聯(lián)環(huán)境且存在殘?jiān)^多的問題，對(duì)低滲透、堿敏儲(chǔ)層的傷害較嚴(yán)重。 目前，油田所使用的壓裂液體系大多為HPG、硼交聯(lián)劑及其他添加劑所構(gòu)成。HPG是瓜膠經(jīng) 羥丙基化而來，雖然其殘?jiān)枯^瓜膠減少許多，但仍不可避免含有許多水不溶物，其對(duì)地 層的傷害較大，無法滿足高溫及深層壓裂改造的要求；且由于近年來瓜膠價(jià)格上漲，相對(duì)的 壓裂液的成本也較高。
[0003] 近年來聚合物壓裂液開始受到重視，聚合物溶液在交聯(lián)劑作用下能夠獲得更好的 粘彈性，能較好的滿足壓裂改造所需的攜砂能力。其中，交聯(lián)劑的性能直接決定了采油過程 中壓裂效果的好壞。但是，常見的交聯(lián)劑如有機(jī)硼交聯(lián)劑對(duì)合成聚合物的交聯(lián)效果不理想， 且隨著油氣藏長期注水開發(fā)，大部分地層現(xiàn)為堿敏性地層，隨著對(duì)地層的保護(hù)越來越重要， 硼交聯(lián)劑帶來的地層堿敏問題也不可忽視。其他如單獨(dú)有機(jī)鋁交聯(lián)劑也有使用，但是其在 低PH值不穩(wěn)定，在高溫和高礦化度下易發(fā)生水解，造成凝膠不穩(wěn)定問題，使用范圍受到很 大限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫、交聯(lián)性能好的酸性有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑。
[0005] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種使用上述交聯(lián)劑的低分子聚合物壓裂液。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，是由以下 重量份數(shù)的原料反應(yīng)制得的：鋯鹽15?25份、鋁鹽15?25份、多元醇150?250份、有機(jī) 酸75?85份、葡萄糖酸鹽15?25份、水55?65份。
[0008] 所述鋯鹽為氧氯化鋯、三氯化鋯中的任意一種或兩種；所述鋁鹽為三氯化鋁、硫酸 鋁中的任意一種或兩種。
[0009] 所述多元醇為聚合醇、二甘醇中的任意一種或組合。
[0010] 所述有機(jī)酸為乳酸、乙酸中的任意一種或兩種。
[0011] 所述葡萄糖酸鹽為葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鉀中的任意一種或兩種。
[0012] 所述反應(yīng)為回流反應(yīng),反應(yīng)溫度為45?55°C,反應(yīng)時(shí)間為4?6h。
[0013] 一種上述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的制備方法，包括下列步驟：
[0014] 1)取配方量的多元醇加入水中，混合均勻后升溫至45?55°C，得混合物；
[0015] 2)向步驟1)所得混合物中加入配方量的鋁鹽、鋯鹽，攪拌溶解后，再依次加入葡 萄糖酸鹽和有機(jī)酸，在45?55°C、攪拌條件下回流反應(yīng)4?6h，即得所述有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑。
[0016] 一種使用上述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的低分子聚合物壓裂液，包括以下體積份數(shù)的組 分：低分子聚合物水溶液97?98. 5份、有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑0. 3?0. 8份、助排劑0. 5?1份、 粘土穩(wěn)定劑〇. 5?2份。
[0017] 所述低分子聚合物壓裂液水溶液中，低分子聚合物的質(zhì)量百分含量為0. 5%? 1%，pH值為5?6。
[0018] 所述低分子聚合物為聚丙烯酰胺。所述聚丙烯酰胺的分子量< 800萬。
[0019] 所述低分子聚合物的分子量為30萬?100萬。
[0020] 所述助排劑為DL-8型助排劑、s-203助排劑中的任意一種或兩種。
[0021 ] 所述粘土穩(wěn)定劑為氯化鉀。
[0022] 所述低分子聚合物壓裂液是由以下方法制備的：
[0023] 攪拌條件下，將助排劑、粘土穩(wěn)定劑混合均勻后，得添加劑溶液；攪拌條件下，將低 分子聚合物水溶液與添加劑溶液混合均勻后，再加入有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，混合均勻，即得所述 低分子聚合物壓裂液。
[0024] 本發(fā)明的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，是由鋯鹽、鋁鹽、多元醇、有機(jī)酸、葡萄糖酸鹽、水反應(yīng) 制得的，該交聯(lián)劑具有優(yōu)良的耐高溫性能，在高溫、高礦化度下具有良好的交聯(lián)效果；在低 PH值條件下穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)酸性交聯(lián)，保證酸化壓裂的正常進(jìn)行；與聚合物具有較好的配伍 性，交聯(lián)能力強(qiáng)，與聚合物復(fù)配的壓裂液，在高溫條件下，凝膠穩(wěn)定，具有優(yōu)良的攜砂能力、 破膠性能和耐剪切性能；同時(shí)，具有易溶解、無污染、對(duì)儲(chǔ)層的傷害程度小的特點(diǎn)，具有廣闊 的應(yīng)用前景。
[0025] 本發(fā)明的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的制備方法，是將鋯鹽、鋁鹽、多元醇、有機(jī)酸、葡萄糖酸 鹽與水混合后反應(yīng)制得；原料來源廣泛，價(jià)格低廉；所得交聯(lián)劑具有優(yōu)良的耐高溫性能，與 低分子聚合物具有較好的配伍性，酸性條件下交聯(lián)能力強(qiáng)，形成的凝膠穩(wěn)定，攜砂能力強(qiáng)； 該制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，易于現(xiàn)場(chǎng)配制，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0026] 本發(fā)明的低分子聚合物壓裂液，主要由低分子聚合物水溶液、有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑、助 排劑和粘土穩(wěn)定劑組成，有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑與低分子聚合物的配伍性強(qiáng)，形成的凝膠穩(wěn)定， 無沉淀、分離現(xiàn)象；該壓裂液具有優(yōu)良的耐高溫性能，高溫條件下耐剪切能力強(qiáng)，質(zhì)量濃度 為0. 8wt %的低分子聚合物水溶液與有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑交聯(lián)形成的壓裂液可耐150°C，剪切 120min后，尾粘仍商于50mpa · s以上；同時(shí)，還具有優(yōu)良的攜砂性能和破I父性能，該體系砂 粒沉降速度為0. 〇〇〇15cm/min，攜砂性能好；該體系在90°C、加入1%過硫酸銨破膠劑條件 下，破膠時(shí)間為lh，破膠液的粘度均小于4. 2mPa · s，破膠性能優(yōu)；殘?jiān)?，通過對(duì)破膠液 巖心基質(zhì)滲透率傷害實(shí)驗(yàn)表明，該體系降低巖心滲透率8. 2 %，對(duì)儲(chǔ)層傷害程度更低，適合 推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為實(shí)施例1所得低分子聚合物壓裂液的耐溫耐剪切性能測(cè)試結(jié)果示意圖；
[0028] 圖2為實(shí)施例2所得低分子聚合物壓裂液的耐溫耐剪切性能測(cè)試結(jié)果示意圖；
[0029] 圖3為實(shí)施例3所得低分子聚合物壓裂液的耐溫耐剪切性能測(cè)試結(jié)果示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

【具體實(shí)施方式】 [0031] 中，所用DL-8型助排劑購自新鄉(xiāng)玄泰實(shí)業(yè)有限公司；S-203助排劑 購自東營市勝都石油技術(shù)有限公司。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 本實(shí)施例的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，是由以下重量份數(shù)的原料反應(yīng)制得的：
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，其特征在于：是由以下重量份數(shù)的原料反應(yīng)制得的：鋯鹽 15?25份、鋁鹽15?25份、多元醇150?250份、有機(jī)酸75?85份、葡萄糖酸鹽15? 25份、水55?65份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，其特征在于：所述鋯鹽為氧氯化鋯、三氯化 鋯中的任意一種或兩種；所述鋁鹽為三氯化鋁、硫酸鋁中的任意一種或兩種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，其特征在于：所述多元醇為聚合醇、二甘醇 中的任意一種或組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，其特征在于：所述有機(jī)酸為乳酸、乙酸中的 任意一種或兩種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑，其特征在于：所述葡萄糖酸鹽為葡萄糖酸 鈉、葡萄糖酸鉀中的任意一種或兩種。
6. -種如權(quán)利要求1所述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的制備方法，其特征在于：包括下列步 驟： 1) 取配方量的多元醇加入水中，混合均勻后升溫至45?55°C，得混合物； 2) 向步驟1)所得混合物中加入配方量的鋁鹽、鋯鹽，攪拌溶解后，再依次加入葡萄糖 酸鹽和有機(jī)酸，在45?55°C、攪拌條件下回流反應(yīng)4?6h，即得所述有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑。
7. -種使用如權(quán)利要求1所述的有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑的低分子聚合物壓裂液，其特征在 于：包括以下體積份數(shù)的組分：低分子聚合物水溶液97?98. 5份、有機(jī)鋁鋯交聯(lián)劑0. 3? 〇. 8份、助排劑0. 5?1份、粘土穩(wěn)定劑0. 5?2份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低分子聚合物壓裂液，其特征在于：所述低分子聚合物為聚 丙烯酰胺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低分子聚合物壓裂液，其特征在于：所述助排劑為DL-8型助 排劑、s-203助排劑中的任意一種或兩種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低分子聚合物壓裂液，其特征在于：所述粘土穩(wěn)定劑為氯化 鉀。
【文檔編號(hào)】C09K8/68GK104371699SQ201410642957
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】常李博, 蔣爾梁, 彭元東, 賈躍立, 劉欣, 孫彬峰, 李夢(mèng)楠 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院