油田污水压裂液用交联剂及其制备方法与流程

0001.本发明涉及，是一种油田污水压裂液用交联剂及其制备方法。

背景技术：

1、0002.压裂是实现非常规油气资源高效勘探开发、常规油气田增产稳产，提高储层改造效果的主要技术手段。而目前使用最多的是水基压裂液，需要消耗大量的淡水资源，使得在缺水地区进行压裂施工具有较大难度。另一方面，在压裂和开采过程中有大量的油田污水产出。油田污水基本上都是矿化度在2万以上的盐水，富含钙镁离子，压裂返排液中还含有金属硼离子、破胶剂和大量细菌，这些因素都不利于油田污水的回注再利用。大量油田污水无法再利用，只能在经过处理，达到标准后，回注到地层中，形成无效水循环。这不仅为油田生产带来巨大的经济损失，增加了环保成本，同时造成大量水资源浪费。如果能够使用油田污水配制压裂液进行压裂施工，不仅可以节约淡水资源，还处理了油田污水，将为油田节约成本，缓解环保压力。

2、0003.常规水基压裂通常使用（改性）瓜胶压裂液，对水质有严格的要求，通常需要在中强性的碱性条件下才能有效交联。如果利用油田污水配制压裂液，将ph调到8以上，可能会造成污水中的金属离子沉淀，导致碱大量消耗，影响压裂液性能。因此要利用油田污水配制压裂液，需要开发配套的有机金属交联剂。面对油田污水处理再利用难题，亟需开发油田污水处理再利用新技术。研制能够用油田污水配液、性能良好且对储层伤害较低的油田污水用交联剂不仅具有显著的现实意义，也具有较好的应用前景。

技术实现思路

1、0004.本发明提供了一种油田污水压裂液用交联剂及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有压裂液用交联剂存在压裂液性能差、油田污水处理后难以再利用的问题。

2、0005.本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种油田污水压裂液用交联剂，原料按照重量百分比计，包括金属化合物5%至20%，有机羧酸化合物0至10%，超支化多聚醇胺配体5%至20%，其余为水。

3、0006.下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

4、上述按照下述方法制备得到：第一步，将所需量金属化合物和水混合后，升温至40℃至60℃，搅拌水解反应0.5小时至1小时，得到中间反应产物；第二步，向中间反应产物中加入所需量机羧酸化合物和超支化多聚醇胺配体，升温至60℃至90℃，进行络合反应2小时至6小时，得到油田污水压裂液用交联剂。

5、0007.上述金属化合物为硼酸、硼砂、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三乙醇胺酯、氧氯化锆、四氯化锆、乙酸锆、丙酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、乙酰丙酮锆、硫酸锆、四氯化钛、钛酸四乙酯、正丙醇钛、钛酸异丙酯和钛酸四丁酯中的一种以上。

6、0008.上述有机羧酸化合物为冰乙酸、乳酸、顺丁烯二酸、丁二酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠和二乙烯三胺五乙酸纳中的一种以上。

7、0009.上述超支化多聚醇胺配体按照下述步骤制备得到：首先，将所需量的二乙醇胺加入到无水乙醇或异丙醇中，搅拌均匀后，缓慢滴加等摩尔质量的环氧氯丙烷，室温下反应2小时至6小时，得到第一反应产物；然后，向第一反应产物中缓慢滴加等摩尔质量的质量百分比为50%的naoh溶液后，继续反应2小时至4小时，得到第二反应产物；最后，向第二反应产物中加入所需量的有机多元胺，在50℃至80℃条件下继续反应2小时至6小时后，过滤回收生成的氯化钠，旋转蒸发回收溶剂，得到超支化多聚醇胺配体，其中，假设有机多元胺上有x个伯胺，y个仲胺，则物料比n（二乙醇胺)/n(有机多元胺)≤（2x+y）。

8、0010.上述有机多元胺为乙二胺、丙二胺、对苯二胺、间苯二胺、二乙烯三胺、三(2-氨乙基)胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺-胺中的一种以上。

9、0011.本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种油田污水压裂液用交联剂的制备方法，按照下述方法进行：第一步，将所需量金属化合物和水混合后，升温至40℃至60℃，搅拌水解反应0.5小时至1小时，得到中间反应产物；第二步，向中间反应产物中加入所需量机羧酸化合物和超支化多聚醇胺配体，升温至60℃至90℃，进行络合反应2小时至6小时，得到油田污水压裂液用交联剂。

10、0012.下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

11、上述金属化合物为硼酸、硼砂、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三乙醇胺酯、氧氯化锆、四氯化锆、乙酸锆、丙酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、乙酰丙酮锆、硫酸锆、四氯化钛、钛酸四乙酯、正丙醇钛、钛酸异丙酯和钛酸四丁酯中的一种以上；或/和，有机羧酸化合物为冰乙酸、乳酸、顺丁烯二酸、丁二酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠和二乙烯三胺五乙酸纳中的一种以上。

12、0013.上述超支化多聚醇胺配体按照下述步骤制备得到：首先，将所需量的二乙醇胺加入到无水乙醇或异丙醇中，搅拌均匀后，缓慢滴加等摩尔质量的环氧氯丙烷，室温下反应2小时至6小时，得到第一反应产物；然后，向第一反应产物中缓慢滴加等摩尔质量的质量百分比为50%的naoh溶液后，继续反应2小时至4小时，得到第二反应产物；最后，向第二反应产物中加入所需量的有机多元胺，在50℃至80℃条件下继续反应2小时至6小时后，过滤回收生成的氯化钠，旋转蒸发回收溶剂，得到超支化多聚醇胺配体，其中，假设有机多元胺上有x个伯胺，y个仲胺，则物料比n（二乙醇胺)/n(有机多元胺)≤（2x+y）。

13、0014.上述有机多元胺为乙二胺、丙二胺、对苯二胺、间苯二胺、二乙烯三胺、三(2-氨乙基)胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺-胺中的一种以上。

14、0015.本发明具有以下有益效果：

15、 （1）本发明原料来源广泛、成本低，制备过程简单、安全、高效。

16、0016.（2）超支化多聚醇胺配体带有大量的亲水的羟基和叔胺基，具有良好的水溶性，且向四周呈星型分散，增大了与金属离子络合的空间，使得交联剂与稠化剂交联形成三维网状结构更加稳定，增强压裂液耐温抗剪切性能。

17、0017.（3）交联剂具有多个交联点，可同时与多条瓜胶分子链交联，有利于增强冻胶交联网络的强度和稳定性。

18、0018.（4）交联剂的分子尺寸较大，与稠化剂交联时，容易形成分子间交联，进而降低用量，有利于控制成本。

19、0019.（5）本发明产品后处理操作简单，容易实现工业化生产。

20、0020.（6）使用油田污水配液，本发明制备的交联剂与常规稠化剂复配，制得的压裂液体系性能优良，能够降低压裂作业对淡水的需求，充分利用油田污水，为油田开发节约成本。

技术特征：

1.一种油田污水压裂液用交联剂，其特征在于原料按照重量百分比计，包括金属化合物5%至20%，有机羧酸化合物0至10%，超支化多聚醇胺配体5%至20%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的油田污水压裂液用交联剂，其特征在于按照下述方法制备得到：第一步，将所需量金属化合物和水混合后，升温至40℃至60℃，搅拌水解反应0.5小时至1小时，得到中间反应产物；第二步，向中间反应产物中加入所需量机羧酸化合物和超支化多聚醇胺配体，升温至60℃至90℃，进行络合反应2小时至6小时，得到油田污水压裂液用交联剂。

3.根据权利要求1或2所述的油田污水压裂液用交联剂，其特征在于金属化合物为硼酸、硼砂、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三乙醇胺酯、氧氯化锆、四氯化锆、乙酸锆、丙酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、乙酰丙酮锆、硫酸锆、四氯化钛、钛酸四乙酯、正丙醇钛、钛酸异丙酯和钛酸四丁酯中的一种以上。

4.根据权利要求1或2或3所述的油田污水压裂液用交联剂，其特征在于有机羧酸化合物为冰乙酸、乳酸、顺丁烯二酸、丁二酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠和二乙烯三胺五乙酸纳中的一种以上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的油田污水压裂液用交联剂，其特征在于超支化多聚醇胺配体按照下述步骤制备得到：首先，将所需量的二乙醇胺加入到无水乙醇或异丙醇中，搅拌均匀后，缓慢滴加等摩尔质量的环氧氯丙烷，室温下反应2小时至6小时，得到第一反应产物；然后，向第一反应产物中缓慢滴加等摩尔质量的质量百分比为50%的naoh溶液后，继续反应2小时至4小时，得到第二反应产物；最后，向第二反应产物中加入所需量的有机多元胺，在50℃至80℃条件下继续反应2小时至6小时后，过滤回收生成的氯化钠，旋转蒸发回收溶剂，得到超支化多聚醇胺配体，其中，假设有机多元胺上有x个伯胺，y个仲胺，则物料比n（二乙醇胺)/n(有机多元胺)≤（2x+y）。

6.根据权利要求5所述的油田污水压裂液用交联剂，其特征在于有机多元胺为乙二胺、丙二胺、对苯二胺、间苯二胺、二乙烯三胺、三(2-氨乙基)胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺-胺中的一种以上。

7.一种根据权利要求1所述的油田污水压裂液用交联剂的制备方法，其特征在于按照下述方法进行：第一步，将所需量金属化合物和水混合后，升温至40℃至60℃，搅拌水解反应0.5小时至1小时，得到中间反应产物；第二步，向中间反应产物中加入所需量机羧酸化合物和超支化多聚醇胺配体，升温至60℃至90℃，进行络合反应2小时至6小时，得到油田污水压裂液用交联剂。

8.根据权利要求7所述的油田污水压裂液用交联剂的制备方法，其特征在于金属化合物为硼酸、硼砂、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三乙醇胺酯、氧氯化锆、四氯化锆、乙酸锆、丙酸锆、正丙醇锆、异丙醇锆、正丁醇锆、乙酰丙酮锆、硫酸锆、四氯化钛、钛酸四乙酯、正丙醇钛、钛酸异丙酯和钛酸四丁酯中的一种以上；或/和，有机羧酸化合物为冰乙酸、乳酸、顺丁烯二酸、丁二酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠和二乙烯三胺五乙酸纳中的一种以上。

9.根据权利要求7或8所述的油田污水压裂液用交联剂的制备方法，其特征在于超支化多聚醇胺配体按照下述步骤制备得到：首先，将所需量的二乙醇胺加入到无水乙醇或异丙醇中，搅拌均匀后，缓慢滴加等摩尔质量的环氧氯丙烷，室温下反应2小时至6小时，得到第一反应产物；然后，向第一反应产物中缓慢滴加等摩尔质量的质量百分比为50%的naoh溶液后，继续反应2小时至4小时，得到第二反应产物；最后，向第二反应产物中加入所需量的有机多元胺，在50℃至80℃条件下继续反应2小时至6小时后，过滤回收生成的氯化钠，旋转蒸发回收溶剂，得到超支化多聚醇胺配体，其中，假设有机多元胺上有x个伯胺，y个仲胺，则物料比n（二乙醇胺)/n(有机多元胺)≤（2x+y）。

10.根据权利要求9所述的油田污水压裂液用交联剂的制备方法，其特征在于有机多元胺为乙二胺、丙二胺、对苯二胺、间苯二胺、二乙烯三胺、三(2-氨乙基)胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺-胺中的一种以上。

技术总结本发明涉及油田化学技术领域，是一种油田污水压裂液用交联剂及其制备方法，前者原料包括金属化合物5%至20%，有机羧酸化合物0至10%，超支化多聚醇胺配体5%至20%，其余为水；后者是将所需量金属化合物和水混合后，升温至40℃至60℃，搅拌水解反应0.5小时至1小时，向得到的第一反应产物中加入所需量机羧酸化合物和超支化多聚醇胺配体，升温至60℃至90℃，进行络合反应2小时至6小时，得到油田污水压裂液用交联剂。本发明原料来源广泛、成本低，制备过程简单、安全、高效，具有良好的水溶性，经复配制得的压裂液耐温抗剪切性能强，能够降低压裂作业对淡水的需求，有效缓解油气田开发过程中环保和压裂用水难题。技术研发人员：贾飞,任强,罗磊,白叶雷,姜鑫淼,孟宪行,肖雷受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19