一种有机铝锆交联剂、制备方法及低分子聚合物压裂液的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机铝锆交联剂、制备方法及低分子聚合物压裂液，该交联剂是由以下重量份数的原料反应制得的：锆盐15～25份、铝盐15～25份、多元醇150～250份、有机酸75～85份、葡萄糖酸盐15～25份、水55～65份。本发明的有机铝锆交联剂，具有优良的耐高温性能，在高温、高矿化度下具有良好的交联效果；在低pH值条件下稳定，可实现酸性交联，保证酸化压裂的正常进行；与聚合物具有较好的配伍性，交联能力强，与聚合物复配的压裂液，在高温条件下，凝胶稳定，具有优良的携砂能力、破胶性能和耐剪切性能；同时具有易溶解、无污染、对储层的伤害程度小的特点，具有广阔的应用前景。
【专利说明】-种有机铝锆交联剂、制备方法及低分子聚合物压裂液
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田用化学剂【技术领域】，具体涉及一种有机铝锆交联剂，同时还涉及 一种有机铝锆交联剂的制备方法及使用该交联剂的低分子聚合物压裂液。
【背景技术】
[0002] 水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。压裂的目的是在地层中 形成具有一定尺寸和导流能力的裂缝，其成功与否与所用压裂液的性能有很大关系。水力 压裂对于压裂液的性能有着一定的要求，如增粘性、悬浮性、滤失性、摩阻损失、稳定性、地 层伤害等方面。目前，压裂液体系中被广泛使用仍为水基压裂液（占65% )。而在水基压裂 液中，硼交联压裂液占40%，钛、锆交联压裂液占10%，未交联线性胶占15%。但是，常规的 水基压裂液需要碱性交联环境且存在残渣较多的问题，对低渗透、碱敏储层的伤害较严重。 目前，油田所使用的压裂液体系大多为HPG、硼交联剂及其他添加剂所构成。HPG是瓜胶经 羟丙基化而来，虽然其残渣含量较瓜胶减少许多，但仍不可避免含有许多水不溶物，其对地 层的伤害较大，无法满足高温及深层压裂改造的要求；且由于近年来瓜胶价格上涨，相对的 压裂液的成本也较高。
[0003] 近年来聚合物压裂液开始受到重视，聚合物溶液在交联剂作用下能够获得更好的 粘弹性，能较好的满足压裂改造所需的携砂能力。其中，交联剂的性能直接决定了采油过程 中压裂效果的好坏。但是，常见的交联剂如有机硼交联剂对合成聚合物的交联效果不理想， 且随着油气藏长期注水开发，大部分地层现为碱敏性地层，随着对地层的保护越来越重要， 硼交联剂带来的地层碱敏问题也不可忽视。其他如单独有机铝交联剂也有使用，但是其在 低PH值不稳定，在高温和高矿化度下易发生水解，造成凝胶不稳定问题，使用范围受到很 大限制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种耐高温、交联性能好的酸性有机铝锆交联剂。
[0005] 本发明的第二个目的是提供一种有机铝锆交联剂的制备方法。
[0006] 本发明的第三个目的是提供一种使用上述交联剂的低分子聚合物压裂液。
[0007] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种有机铝锆交联剂，是由以下 重量份数的原料反应制得的：锆盐15?25份、铝盐15?25份、多元醇150?250份、有机 酸75?85份、葡萄糖酸盐15?25份、水55?65份。
[0008] 所述锆盐为氧氯化锆、三氯化锆中的任意一种或两种；所述铝盐为三氯化铝、硫酸 铝中的任意一种或两种。
[0009] 所述多元醇为聚合醇、二甘醇中的任意一种或组合。
[0010] 所述有机酸为乳酸、乙酸中的任意一种或两种。
[0011] 所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾中的任意一种或两种。
[0012] 所述反应为回流反应,反应温度为45?55°C,反应时间为4?6h。
[0013] 一种上述的有机铝锆交联剂的制备方法，包括下列步骤：
[0014] 1)取配方量的多元醇加入水中，混合均匀后升温至45?55°C，得混合物；
[0015] 2)向步骤1)所得混合物中加入配方量的铝盐、锆盐，搅拌溶解后，再依次加入葡 萄糖酸盐和有机酸，在45?55°C、搅拌条件下回流反应4?6h，即得所述有机铝锆交联剂。
[0016] 一种使用上述的有机铝锆交联剂的低分子聚合物压裂液，包括以下体积份数的组 分：低分子聚合物水溶液97?98. 5份、有机铝锆交联剂0. 3?0. 8份、助排剂0. 5?1份、 粘土稳定剂〇. 5?2份。
[0017] 所述低分子聚合物压裂液水溶液中，低分子聚合物的质量百分含量为0. 5%? 1%，pH值为5?6。
[0018] 所述低分子聚合物为聚丙烯酰胺。所述聚丙烯酰胺的分子量< 800万。
[0019] 所述低分子聚合物的分子量为30万?100万。
[0020] 所述助排剂为DL-8型助排剂、s-203助排剂中的任意一种或两种。
[0021 ] 所述粘土稳定剂为氯化钾。
[0022] 所述低分子聚合物压裂液是由以下方法制备的：
[0023] 搅拌条件下，将助排剂、粘土稳定剂混合均匀后，得添加剂溶液；搅拌条件下，将低 分子聚合物水溶液与添加剂溶液混合均匀后，再加入有机铝锆交联剂，混合均匀，即得所述 低分子聚合物压裂液。
[0024] 本发明的有机铝锆交联剂，是由锆盐、铝盐、多元醇、有机酸、葡萄糖酸盐、水反应 制得的，该交联剂具有优良的耐高温性能，在高温、高矿化度下具有良好的交联效果；在低 PH值条件下稳定，可实现酸性交联，保证酸化压裂的正常进行；与聚合物具有较好的配伍 性，交联能力强，与聚合物复配的压裂液，在高温条件下，凝胶稳定，具有优良的携砂能力、 破胶性能和耐剪切性能；同时，具有易溶解、无污染、对储层的伤害程度小的特点，具有广阔 的应用前景。
[0025] 本发明的有机铝锆交联剂的制备方法，是将锆盐、铝盐、多元醇、有机酸、葡萄糖酸 盐与水混合后反应制得；原料来源广泛，价格低廉；所得交联剂具有优良的耐高温性能，与 低分子聚合物具有较好的配伍性，酸性条件下交联能力强，形成的凝胶稳定，携砂能力强； 该制备方法工艺简单，操作方便，成本低，易于现场配制，适合大规模工业化生产。
[0026] 本发明的低分子聚合物压裂液，主要由低分子聚合物水溶液、有机铝锆交联剂、助 排剂和粘土稳定剂组成，有机铝锆交联剂与低分子聚合物的配伍性强，形成的凝胶稳定， 无沉淀、分离现象；该压裂液具有优良的耐高温性能，高温条件下耐剪切能力强，质量浓度 为0. 8wt %的低分子聚合物水溶液与有机铝锆交联剂交联形成的压裂液可耐150°C，剪切 120min后，尾粘仍商于50mpa · s以上；同时，还具有优良的携砂性能和破I父性能，该体系砂 粒沉降速度为0. 〇〇〇15cm/min，携砂性能好；该体系在90°C、加入1%过硫酸铵破胶剂条件 下，破胶时间为lh，破胶液的粘度均小于4. 2mPa · s，破胶性能优；残渣更少，通过对破胶液 岩心基质渗透率伤害实验表明，该体系降低岩心渗透率8. 2 %，对储层伤害程度更低，适合 推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为实施例1所得低分子聚合物压裂液的耐温耐剪切性能测试结果示意图；
[0028] 图2为实施例2所得低分子聚合物压裂液的耐温耐剪切性能测试结果示意图；
[0029] 图3为实施例3所得低分子聚合物压裂液的耐温耐剪切性能测试结果示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】 [0031] 中，所用DL-8型助排剂购自新乡玄泰实业有限公司；S-203助排剂 购自东营市胜都石油技术有限公司。
[0032] 实施例1
[0033] 本实施例的有机铝锆交联剂，是由以下重量份数的原料反应制得的：
[0034]
【权利要求】
1. 一种有机铝锆交联剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料反应制得的：锆盐 15?25份、铝盐15?25份、多元醇150?250份、有机酸75?85份、葡萄糖酸盐15? 25份、水55?65份。
2. 根据权利要求1所述的有机铝锆交联剂，其特征在于：所述锆盐为氧氯化锆、三氯化 锆中的任意一种或两种；所述铝盐为三氯化铝、硫酸铝中的任意一种或两种。
3. 根据权利要求1所述的有机铝锆交联剂，其特征在于：所述多元醇为聚合醇、二甘醇 中的任意一种或组合。
4. 根据权利要求1所述的有机铝锆交联剂，其特征在于：所述有机酸为乳酸、乙酸中的 任意一种或两种。
5. 根据权利要求1所述的有机铝锆交联剂，其特征在于：所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸 钠、葡萄糖酸钾中的任意一种或两种。
6. -种如权利要求1所述的有机铝锆交联剂的制备方法，其特征在于：包括下列步 骤： 1) 取配方量的多元醇加入水中，混合均匀后升温至45?55°C，得混合物； 2) 向步骤1)所得混合物中加入配方量的铝盐、锆盐，搅拌溶解后，再依次加入葡萄糖 酸盐和有机酸，在45?55°C、搅拌条件下回流反应4?6h，即得所述有机铝锆交联剂。
7. -种使用如权利要求1所述的有机铝锆交联剂的低分子聚合物压裂液，其特征在 于：包括以下体积份数的组分：低分子聚合物水溶液97?98. 5份、有机铝锆交联剂0. 3? 〇. 8份、助排剂0. 5?1份、粘土稳定剂0. 5?2份。
8. 根据权利要求7所述的低分子聚合物压裂液，其特征在于：所述低分子聚合物为聚 丙烯酰胺。
9. 根据权利要求7所述的低分子聚合物压裂液，其特征在于：所述助排剂为DL-8型助 排剂、s-203助排剂中的任意一种或两种。
10. 根据权利要求7所述的低分子聚合物压裂液，其特征在于：所述粘土稳定剂为氯化 钾。
【文档编号】C09K8/68GK104371699SQ201410642957
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】常李博, 蒋尔梁, 彭元东, 贾跃立, 刘欣, 孙彬峰, 李梦楠 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技术研究院