压裂用有机锆交联剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种压裂用有机锆交联剂及其制备方法，压裂用有机锆交联剂由如下重量份的组分组成：5

【技术实现步骤摘要】
压裂用有机锆交联剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及页岩气开采化学助剂
，更具体地说，涉及一种压裂用有机锆交联剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]水力压裂技术是国内外提高油气井产能和油藏采收率的重要增产措施，压裂液是压裂技术的重要组成部分，它起着传递压力、形成储层裂缝和沿着裂缝输送和铺设支撑剂的作用。交联剂是水基冻胶压裂液的一个重要组成部分，其通过与聚合物以多种键态形式络合而形成高粘度凝胶液，以满足压裂施工中造缝和携砂的需求。国内外开发了多种满足不同条件的交联剂，主要包括硼交联剂、钛、锆交联剂、铝交联剂、复合交联剂等。无机金属交联剂交联速度快，导致施工摩阻高，且压裂液体系耐高温、耐剪切性能差，不满足深井高温压裂施工需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种压裂用有机锆交联剂及其制备方法，可以有效的提升水基冻胶压裂液的耐温耐剪切性能，同时具有延迟交联、残渣含量低、安全环保等特点，可满足不同地层条件的压裂需要。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种压裂用有机锆交联剂，由如下重量份的组分组成：5
‑
10份的八水氧氯化锆，55
‑
79份的去离子水，5
‑
10份的多元醇，1
‑
5份的pH调节剂，5
‑
10份的有机酸，5
‑
10份的高温稳定剂。
[0005]按上述方案，所述多元醇包括乙醇胺、异丙醇、三乙醇胺、丙三醇中的任意一种或多种组合。
[0006]按上述方案，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的任意一种或多种组合。
[0007]按上述方案，所述有机酸包括乳酸、柠檬酸、醋酸中的任意一种或多种组合。
[0008]按上述方案，所述高温稳定剂为硫脲、硫代硫酸钠中的任意一种或多种组合。
[0009]本专利技术还提供了一种压裂用有机锆交联剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)室温下，将八水氧氯化锆、pH调节剂与高温稳定剂加入去离子水中，在400r/min的转速下搅拌至完全溶解，配制成混合液I；
[0011](2)将步骤(1)中所述混合液I加热至50
‑
90℃，边搅拌边向混合液I中滴加有机酸络合配位体，溶液由浑浊变为澄清，配制成混合液Ⅱ；
[0012](3)将多元醇缓慢加入上述混合液Ⅱ，在50
‑
90℃条件下恒温反应4
‑
6h后冷却至室温，得到淡黄色均匀透明澄清液体即为有机锆交联剂。
[0013]本专利技术机理如下：
[0014]本专利技术所制备的一种压裂用有机锆交联剂，有机锆为八水氧氯化锆，Zr
4+
能通过络合、水解、羟桥作用生成多核羟桥络离子，与聚合物分子发生相互作用，但无机锆盐能够与
聚合物分子在瞬间完成交联，整个过程难以控制，无法满足现场施工需求。因此需引入有机配体，配位体占据了金属锆离子的螯合位形成有机络合物，使得交联过程中锆离子被缓慢释放，减缓了锆交联剂与聚合物稠化剂的交联速率，达到延迟交联的目的。本专利技术制备的有机锆交联剂由2种配体复合而成，多元醇包括乙醇胺、异丙醇、三乙醇胺、丙三醇的一种或多种，其中，三乙醇胺的螯合能力较强，且其为碱性，不仅可以作为配体，还可以作为pH调节剂；有机酸包括乳酸、柠檬酸、醋酸的一种或多种，其中，柠檬酸与Zr
4+
反应生成柠檬酸锆，形成螯合环不仅可以降低Zr
4+
的解离速度，而且柠檬酸可以抑制Zr
4+
的水解过程，进一步降低Zr
4+
的解离速度，从而实现延迟交联时间和黏度的有效控制。
[0015]实施本专利技术的压裂用有机锆交联剂及其制备方法，具有以下有益效果：
[0016]1、本专利技术的有机锆交联剂可与乳液型聚丙烯酰胺类聚合物交联，且可以在线混配达到压裂液实时变粘的要求，简化配液工艺，降低成本；
[0017]2、本专利技术的有机锆交联剂具有明显延迟交联特性，交联时间在2～10min内可调，在泵送时不交联，有效的降低施工摩阻；
[0018]3、本专利技术的有机锆交联剂具有较好的耐高温耐剪切性能，在120℃、170s
‑1下剪切60min后，粘度＞50mpa
·
s；
[0019]4、本专利技术的有机锆交联剂具有良好的携砂性能和破胶性能，破胶后残渣含量低。
[0020]5、本专利技术可与乳液型聚丙烯酰胺类聚合物交联的有机锆交联剂，实现延缓交联的作用，有效的降低施工摩阻；形成的聚合物压裂液体系耐温耐剪切性能强、残渣含量更低和具有优异的粘弹性能。
附图说明
[0021]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0022]图1专利技术中交联剂与W/O反相乳液型减阻剂90℃交联流变曲线；
[0023]图2专利技术中交联剂与W/O反相乳液型减阻剂120℃交联流变曲线。
具体实施方式
[0024]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0025]实施例1：
[0026]一种压裂用有机锆交联剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)室温下，将10g的八水氧氯化锆、5g氢氧化钠与5g硫脲加入69g去离子水中，在400r/min的转速下搅拌至完全溶解，配制成混合液I；
[0028](2)将步骤(1)中所述混合液I加热至60℃，边搅拌边向混合液I中滴加5g乳酸络合配位体，待溶液由浑浊变为澄清，配制成混合液Ⅱ；
[0029](3)将6g丙三醇缓慢加入上述混合液Ⅱ，在60℃条件下恒温反应4
‑
6h后冷却至室温，得到淡黄色均匀透明澄清液体即为有机锆交联剂。
[0030]实施例2：
[0031]一种压裂用有机锆交联剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032](1)室温下，将10g的八水氧氯化锆、2g氢氧化钠与8g硫脲加入66g去离子水中，在
400r/min的转速下搅拌至完全溶解，配制成混合液I；
[0033](2)将步骤(1)中所述混合液I加热至70℃，边搅拌边向混合液I中滴加6g柠檬酸络合配位体，待溶液由浑浊变为澄清，配制成混合液Ⅱ；
[0034](3)将8g三乙醇胺缓慢加入上述混合液Ⅱ，在70℃条件下恒温反应4
‑
6h后冷却至室温，得到淡黄色均匀透明澄清液体即为有机锆交联剂。
[0035]实施例3：
[0036]一种压裂用有机锆交联剂的制备方法，包括以下步骤：
[0037](1)室温下，将6g的八水氧氯化锆、3g氢氧化钠与5g硫脲加入75g去离子水中，在400r/min的转速下搅拌至完全溶解，配制成混合液I；
[0038](2)将步骤(1)中所述混合液I加热至50℃，边搅拌边向混合液I中滴加5g乳酸络合配位体，待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压裂用有机锆交联剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：5
‑
10份的八水氧氯化锆，55
‑
79份的去离子水，5
‑
10份的多元醇，1
‑
5份的pH调节剂，5
‑
10份的有机酸，5
‑
10份的高温稳定剂。2.根据权利要求1所述的压裂用有机锆交联剂，其特征在于，所述多元醇包括乙醇胺、异丙醇、三乙醇胺、丙三醇中的任意一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的压裂用有机锆交联剂，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的任意一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的压裂用有机锆交联剂，其特征在于，所述有机酸包括乳酸、柠檬酸、醋...

【专利技术属性】
技术研发人员：严诗婷，闫秀，钟涛，邹顺良，王冰，唐雨，
申请(专利权)人：中石化江汉石油工程有限公司中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司，
类型：发明
国别省市：