一种适用于线性胶压裂液的交联剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气田压裂技术领域，具体涉及一种交联剂及其制备方法，该交联剂 适用于线性胶压裂液。
【背景技术】
[0002] 目前，水基压裂技术已成为应用广泛的油气井增产措施，交联剂作为其压裂体系 的重要组成部分，一直备受石油化工研究者的关注。
[0003] 交联剂是一类能与聚合物线型大分子链形成新的化学键，使其连结成网状体型结 构的化学品。在交联剂的作用下，压裂液体系粘度增加较大，可形成冻胶状的交联体。该交 联体在一定温度和氧化剂作用下可降解成低粘度液体（称为破胶）返排。
[0004] 交联剂主要分为无机交联剂和有机交联剂两大类，每一类交联剂均有其优点和缺 点。无机交联剂中比较常见为硼酸盐交联剂，比如硼砂（NaB40710H20)、四硼酸钠等。硼酸 盐交联剂已发展成为植物胶类水基压裂液的主要交联剂，具有价格低廉，形成的冻胶弹性 好等优点，其最大弱点是耐温性差、交联迅速、冻胶栗送时产生摩阻较大，使其仅能在低温 浅井上应用。
[0005] 有机交联剂，尤其是20世纪70年代至80年代发展起来的金属有机交联剂（主要 是有机钛和有机锆），具有用量少、摩阻低、具有延迟交联作用，耐高温抗剪切性能好等诸多 优点，但其主要缺点是难破胶，会导致严重的支撑裂缝导流能力损害。为此，在20世纪90 年代初研究者们开发了多种适应性强的有机硼交联剂，例如压裂液用有机硼交联剂CT9-6、 CQ-OBC、0BN-90以及高温延缓型有机硼交联剂0B-200。这些交联剂在油田现场得到了使 用，但有机硼交联剂耐温性能不好，只能满足中高温地层需要。
【发明内容】
[0006] 针对上述已有交联剂的技术缺陷，本发明提供了一种适用于线性胶压裂液的交联 剂，耐温性能好，同时满足中低温和中高温油井的压裂需要，并克服了常规金属交联剂破胶 困难的问题。还有，这种交联剂具有用量少，对地层损害小的优点。
[0007] 为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
[0008] -种适用于线性胶压裂液的交联剂，各组成物料以质量份计，可通过下述方法获 得：向烧瓶中加入30-40份的水，边搅拌边加入10-20份的氧氯化锆，待氧氯化锆充分溶解 之后再加入10-20份的有机酸，有白色沉淀产生，继续加入30-40份三乙醇胺，将烧瓶内的 混合物料升温至30-40°C，保温反应l_2h至白色沉淀完全溶解，出料即得到线性胶压裂液 用的交联剂。
[0009] 根据本发明的【具体实施方式】，优选地，所采用的有机酸选用乳酸、琥珀酸、聚乳酸 中的一种，或者它们的混合物。
[0010] 本发明还给出了所述交联剂的制备方法，其包括下述顺序的步骤：
[0011] (a)向烧瓶中加入水，边搅拌边加入氧氯化锆；
[0012] (b)待氧氯化锆充分溶解后，再加入有机酸，烧瓶内有白色沉淀产生；
[0013] (c)继续加入三乙醇胺，将烧瓶内的混合物料升温至30-40°C ;
[0014] (d)保温反应l_2h至上述白色沉淀完全溶解，出料即得到线性胶压裂液用的交联 剂。
[0015] 通过上述方法制备的交联剂，其中氧氯化锆的有效含量大于36%，有机酸的有效 含量大于80%。
[0016] 本发明采用水、氧氯化锆、有机酸、三乙醇胺为原料制备形成了一种新型的交联 剂。其与线性胶压裂液增稠剂配合使用，主要适用于线性胶压裂液。本发明简化了交联剂 的制备工艺，便于生产和操作。本发明所述的交联剂耐温范围较宽，可同时满足中低温和中 高温油井的压裂需要，并克服了常规金属交联剂破胶困难的问题。通过大量的应用实践得 出，该交联剂的交联时间在Imin以内可调，在交联比为100:0. 4~0. 8范围内交联较好，冻 胶挑挂性好，冻胶耐温性能可以达到130 °C。
【附图说明】
[0017] 图1为含实例1所述交联剂的线性胶压裂液80°C下的耐温耐剪切曲线。
[0018] 图2为含本发明所述交联剂的线性胶压裂液60°C静态滤失试验曲线。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1
[0020] 本实施例提供的交联剂，其包括以下原料组成：按质量份数计，水37份，氧氯化锆 13. 8份，有机酸13. 8份，三乙醇胺35. 4份。所述的有机酸选用乳酸。
[0021] 本实施例的交联剂，按以下步骤制备：在烧瓶中加入37份的水，搅拌情况下加入 13. 8份氧氯化锆，使其充分溶解之后加入13. 8有机酸，溶液有白色沉淀产生，继续加入 35. 4份三乙醇胺，在35°C下反应lh，出料即得到线性胶压裂液用的交联剂。
[0022] 线性胶压裂液与本实施例的交联剂的交联比为100:0. 5得到压裂液冻胶，在 3. 5MPa、170s \3° /min条件进行剪切，当线性胶压裂液冻胶粘度降低至在50mPa. s时对应 温度为80. 6°C，说明该条件下线性胶压裂液体系耐温能力超过80°C。其耐温耐剪切曲线见 图1。线性胶压裂液中含有增稠剂、压裂助剂、线性胶用破乳助排剂、线性胶用粘土稳定剂， 增稠剂的用量占线性胶压裂液重量的〇. 25%，其中线性胶用破乳助排剂、线性胶用粘土稳 定剂均来源于陕西森瑞石油技术开发有限公司。
[0023] 本实施例获得的压裂液冻胶，压裂液冻胶在3. 5MPa，60°C条件下液静态滤失系数 为6. 8 X KT 4m/min1/2,属于中等滤失系数。静态滤失试验曲线见图2。
[0024] 实施例2
[0025] 本实施例提供的交联剂，其包括以下原料组成：按质量份数计，水37份，氧氯化锆 14份，有机酸14份，三乙醇胺35份。所述的有机酸选用乳酸、琥珀酸的混合物，乳酸、琥珀 酸的质量比为2:1。
[0026] 本实施例的交联剂，按以下步骤制备：在烧瓶中加入37份的水，搅拌情况下加入 14份氧氯化锆，使其充分溶解之后加入14有机酸，溶液有白色沉淀产生，继续加入35份三 乙醇胺，在35°C下反应2h，出料即得到线性胶压裂液用的交联剂。
[0027] 实施例3
[0028] 本实施例提供的交联剂，其包括以下原料组成：按质量份数计，水37份，氧氯化锆 14份，有机酸14份，三乙醇胺35份。所述的有机酸选用琥珀酸。
[0029] 本实施例的交联剂，按以下步骤制备：在烧瓶中加入30份的水，搅拌情况下加入 10份氧氯化锆，使其充分溶解之后加入10有机酸，溶液有白色沉淀产生，继续加入30份三 乙醇胺，在30°C下反应lh，出料即得到线性胶用交联剂。
[0030] 实施例4
[0031] 本实施例提供的交联剂，其包括以下原料组成：按质量份数计，水40份，氧氯化锆 20份，有机酸20份，三乙醇胺40份。所述的有机酸选用琥珀酸、聚乳酸的混合物，琥珀酸、 聚乳酸的质量比为4:3。
[0032] 本实施例的交联剂，按以下步骤制备：在烧瓶中加入40份的水，搅拌情况下加入 20份氧氯化锆，使其充分溶解之后加入20有机酸，