一种硼交联剂及用于制备适用于高温深井的硼交联压裂液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田压裂液技术领域，具体涉及一种硼交联剂及其制备的适用于高 温深井的硼交联压裂液，该压裂液体系抗温能力可达175°C。
【背景技术】
[0002] 随着油田开采技术的不断发展，油田的易采储量越来越少。目前，深井油气藏的勘 探开发已经成为人们研宄的重点。由于深井地层温度高、孔隙度小，这就对压裂液的耐温和 耐剪切性能提出了很高的要求。
[0003] 交联剂是使压裂液保持良好性能的关键因素。最早使用的交联剂是硼酸盐、硫酸 铝和锑酸盐，但所配置的压裂液均因交联快、基液粘度高而明显不利于泵送，耐温性能差等 因素限制了其在高温深井中的应用。继而开发的交联剂有铝酸盐和硫酸铬钾等。70年代和 80年代采用有机钛和有机螯合物作交联剂。但经过大量室内实验现场评价（包括取芯）发 现，有机金属螯合物（钛、锆）冻胶压裂液对剪贴速率敏感，在高剪贴速率作用下交联键易 断裂，压裂液对地层支撑伤害严重，相比之下，硼酸盐交联压裂液对地层及支撑裂缝伤害则 要小的多。
[0004] 近期研宄开发的延迟硼交联剂，具有清洁无毒、粘弹性好、交联键有剪切可逆性、 对地层伤害低、交联时间可调、冻胶破胶彻底等特性，使之成为目前压裂液研宄和应用的主 要方向。
[0005] 90年代初，抗高温有机硼交联剂迅速发展，耐温150°C左右的有机硼延迟交联压 裂液较多。斯伦贝谢公司的硼交联压裂液专利（US5445223)，采用聚合物包裹硼离子控制延 迟交联时间，提高耐温性能，其耐温可达176°C，但未见系列产品和矿场应用的报道。
[0006] 我国从90年代中期开始研制抗高温的硼交联剂，并在一些油田开始使用，这些交 联剂有许多缺陷：不稳定、易沉淀、施工摩阻高、抗温能力差、交联快，满足不了压裂液的施 工要求。因此，在延迟硼交联剂的基础上，研制一种能够满足高温深井并容易进行施工的压 裂液显得尤为重要。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种硼交联剂，该交联剂是一种硼基多元螯合物，是以含 硼化合物、螯合剂为主料，以水为溶剂，在一定pH值和温度下反应制成，可有效控制交联速 度，并在高温、高剪切条件下使硼交联压裂液具有良好的流变性能。
[0008] 本发明的另一目的还在于提供将上述硼交联剂用于制备适用于高温深井的硼交 联压裂液，该硼交联压裂液用上述制备的硼交联剂和其他组分在一定PH值和温度下反应 制成，具有良好的抗高温、高剪切性能，并且摩阻低、易返排，具有广阔的市场前景。
[0009] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0010] 一种硼交联剂，通过如下方法制备：
[0011] 向反应釜中以2:1的质量比加入含硼化合物和螯合剂，用氢氧化钠调节pH值为 7~9,在60~70°C条件下反应2~4h，得到一元螯合物，再向反应釜中以1:3的质量比加 入含硼化合物和螯合剂，再加入溶剂水，水的质量为一元螯合物中所用螯合剂质量的4倍， 搅拌均匀后，在75~85°C条件下反应2~3h，得到多元螯合物，将产物冷却后即得硼交联 剂。
[0012] 所述含硼化合物为硼砂、硼酸盐或硼酸三甲酯，所述螯合剂为甲醇、多元醇、多元 炔或三乙醇胺，所述多元醇可以为二元醇、三元醇等，多元炔可以为二元炔、三元炔等。
[0013] 将上述硼交联剂用于制备适用于高温深井的硼交联压裂液，该硼交联压裂液由以 下组分按质量百分比组成：硼交联剂0. 02~0. 04%，增稠剂羟丙基胍胶0. 3~0. 6%，杀菌 剂十二烷基二甲基氯化苄〇. 02~0. 03 %，粘土稳定剂氯化钾1~2 %，高温稳定剂硫代硫 酸钠0. 02~0. 03 %，氟碳表面活性剂0. 04~0. 05 %，PH调节剂氢氧化钠0. 02~0. 03 %， 其余为水。
[0014] 该硼交联压裂液的制备方法如下：
[0015] 按配比，先向Warring混调器中加入一定量水、氯化钾、十二烷基二甲基氯化节、 氢氧化钠、硫代硫酸钠、氟碳表面活性剂，再向里面加入干粉状的羟丙基胍胶并不断搅拌， 待液体起粘后，再向其中加入交联剂，持续搅拌30min，即得到所述硼交联压裂液。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] (1)在所述硼交联剂分子中，有机螯合物与硼离子成键，这就减少了硼离子与羟丙 基胍胶的成键几率，有效地控制了压裂液的交联速度，交联时间在3~IOmin内可调。压裂 液交联速度的可控性大大降低了压裂液在井筒中产生的摩擦阻力，适用于深井压裂。
[0018] (2)本发明制备的硼交联压裂液耐温能力可达175°C，在175°C下经过511S4剪切 5min后，再在HOS 4下长时间剪切后其表观粘度在IOOmPa · S以上，说明该硼交联压裂液 抗高温、耐高剪切性能优良，完全能满足高温储层的压裂施工要求。
[0019] (3)本发明制备的硼交联压裂液已经在我国多个探井得到应用，事实证明，该硼交 联压裂液可成功应用于高温深井，并且施工摩阻低、返排效果好、压裂增产效果显著。
[0020] (4)该硼交联压裂液所用原料价廉易得，配制方法简单，过程容易控制。
【附图说明】
[0021] 图1为该硼交联压裂液在130°C、140°C，170S4下粘度随时间变化的曲线。
[0022] 图2为该硼交联压裂液在170°C、170S<下粘度随时间变化的曲线。
[0023] 图3为该硼交联压裂液在175°C、170S4下粘度随时间变化的曲线。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
[0025] -、适用于高温深井的硼交联压裂液的制备
[0026] 实施例1
[0027] (1)硼交联剂的制备：
[0028] 向反应釜中加入质量比为2:1的硼酸三甲酯和三乙醇胺作为反应，加入氢氧化钠 调节pH值为8,在68°C条件下反应3h后，再向反应釜中加入质量比为1:3的硼砂和异丙醇， 并加入4倍三乙醇胺质量的水，搅拌均匀后，在80°C条件下反应2h，反应结束后，冷却得到 产物即为硼交联剂。
[0029] (2)以上述硼交联剂用于制备适用于高温深井的硼交联压裂液：
[0030] 以总质量为100%，先向Warring混调器中加入一定量水、2%氯化钾、0.02%氢 氧化钠、0. 02%十二烷基二甲基氯化苄、0. 03%硫代硫酸钠、0. 04%氟碳表面活性剂，在不 断搅拌的条件下向里面加入〇. 6%羟丙基胍胶，待液体起粘后，向里面加入0. 035%硼交联 剂，持续搅拌30min，可得到OCB- I型硼交联压裂液。
[0031] 以总质量为100%，先向Warring混调器中加入一定量水、2%氯化钾、0.025%氢 氧化钠、0. 02%十二烷基二甲基氯化苄、0. 025%硫代硫酸钠、0. 04%碳氟表面活性剂，在不 断搅拌的条件下向里面加入0.5%羟丙基胍胶，待液体起粘后，向里面加入0.04%