一种具有广泛pH适应性的压裂液交联剂及其制备方法和应用

本发明属于油田化学添加剂，具体涉及一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、胍胶压裂技术是一种常用于油田开采中的一种水力压裂技术。胍胶压裂液是一种在油田水力压裂过程中使用的特殊液体，主要由胍胶、水和其他助剂组成，通常通过高压泵注入井下，通过高压将其压入岩石裂缝中，以促进岩石的破裂和开裂，增加油气的渗透率和采收率。而酸性压裂液在实际工作中，因其中酸性物质与地层中与碳酸盐等物质反应导致酸性减弱甚至消失。这一变化可能使胍胶失去部分增黏性能或稳定性，进而改变压裂液的流变性质和粘度。这种改变可能降低压裂效果，不利于岩石裂缝的形成和扩大。为了应对这一问题而对酸性压裂液的ph值进行人为监控和调节，过程中造成的过高的ph值或过低的ph值都可能对压裂效果产生不利影响，甚至可能对地下水源和环境造成潜在的负面影响。

2、因此，如何使酸性压裂液在由酸性到非酸性的ph值发生变化的工作环境中保持稳定的粘度性能是一个亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂及其制备方法和应用，用以解决现有的酸性压裂液在由酸性到非酸性的ph值发生变化的工作环境中无法保持稳定的性能，无法发挥应有的压裂效果的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供了一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，按重量份数计，所述压裂液交联剂的原料包括45-60份的邻羟基二醇、5-20份的二乙醇胺、15-35份的硼酸、3-10份的氧氯化锆和3-5份乳酸。

4、在具体实施过程中，按重量份数计，所述压裂液交联剂的原料包括50份的邻羟基二醇、10份的二乙醇胺、25份的硼酸、5份的氧氯化锆和4份乳酸。

5、在具体实施过程中，所述邻羟基二醇是1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和乙二醇中的任意一种或多种。

6、在具体实施过程中，所述邻羟基二醇是1,2-丙二醇。

7、在具体实施过程中，所述压裂液交联剂的适用ph值范围为3-9。

8、本发明提供的一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂的制备方法，包括以下步骤：

9、按重量份数计，取45-60份的邻羟基二醇、5-20份的二乙醇胺、15-35份的硼酸、3-10份的氧氯化锆和3-5份乳酸；

10、将邻羟基二醇加入反应釜中，后加入二乙醇胺和氧氯化锆，升温至第一设定温度进行反应直至获得澄清溶液；

11、向澄清溶液中加入硼酸和乳酸，升温至第二设定温度进行反应直至获得黄色的澄清液体，后将澄清液体冷却至室温，获得压裂液交联剂。

12、在具体实施过程中，所述邻羟基二醇是1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和乙二醇中的任意一种或多种。

13、在具体实施过程中，所述第一设定温度为60-70℃；所述第二设定温度为85-95℃。

14、本发明还提供了一种所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂或所述的制备方法制得的压裂液交联剂在制备酸性羧甲基胍胶压裂液中的应用。

15、在具体实施过程中，所述酸性羧甲基胍胶压裂液在ph值为7-9的非酸性使用环境下粘度性能保持稳定。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明提供了一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，包含邻羟基二醇、二乙醇胺、硼酸、氧氯化锆和乳酸。在酸性条件下，上述交联剂中的锆元素发挥关键交联作用，能够确保压裂液维持所需粘度和流变性质。当压裂液与地层中的碳酸盐等发生反应，酸性减弱或消失后，酸性压裂液的性能稳定性面临挑战时，硼元素开始在交联体系中发挥主导作用。硼元素的特性使其能够在酸性消失及酸性消失后一定范围内的ph环境下维持压裂液的粘度，确保酸性压裂液在复杂地质条件下仍能有效工作。这种设计使得酸性压裂液能够深入裂缝，有效携带支撑剂，从而提高压裂效果。具有上述压裂液交联剂的酸性压裂液在酸性消失及酸性消失后一定范围内的ph值变化的工作环境中能够保持稳定的粘度性能，能够发挥应有的压裂效果。

18、具体的，本发明的核心在于硼元素和锆元素的搭配使用，同时使用廉价的邻羟基二醇、二乙醇胺和乳酸使硼锆元素在发挥压裂液交联作用之间稳定存在。微观角度上，邻羟基二醇，二乙醇胺和乳酸拥有的邻位羟基将硼交联中心和锆交联中心配位络合形成易溶分子，当这种分子存在于交联剂产品中时可以确保单位体积内保存足够多的交联中心。另外，硼酸和氧氯化锆按照上述比例组合时，能够使压裂液对工作环境ph改变的适应性极大提高，并避免了单独使用硼交联时耐酸能力不足和非酸性环境下锆交联时耐剪切性不够。在使用时，锆交联中心通过交联剂释放到胍胶溶液中，在胍胶中的羟基之间形成交联，引入了有机配位体的锆交联剂稳定性提高，而且可形成多核络离子，使得单位交联点的交联强度大大增加，因此可以在酸性压裂液中发挥主要交联作用。当酸性压裂液因与地层中与碳酸盐等物质反应酸性消失而导致交联作用减弱时，有机硼络合物将较容易水解的硼交联中心解离出来并立即补充上去，维持交联作用，保持水凝胶较高的粘度。因此将较容易水解的硼交联中心和酸性环境下交联效果较好的锆交联中心配合使用，特别是按照上述比例配合使用，可使羧甲基胍胶形成的酸性压裂液具备对工作环境ph变化的适应能力，同时具备较好的流动性能和剪切性能。

19、综上所述，通过向酸性压裂液，特别是酸性羧甲基胍胶压裂液引入改进后的具有广泛ph适应性的交联剂，制得的酸性羧甲基胍胶压裂液性能稳定、成本降低且对环境友好，有助于提高压裂效果，促进油田开采的效率和经济效益。

技术特征：

1.一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，其特征在于，按重量份数计，所述压裂液交联剂的原料包括45-60份的邻羟基二醇、5-20份的二乙醇胺、15-35份的硼酸、3-10份的氧氯化锆和3-5份乳酸。

2.根据权利要求1所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，其特征在于，按重量份数计，所述压裂液交联剂的原料包括50份的邻羟基二醇、10份的二乙醇胺、25份的硼酸、5份的氧氯化锆和4份乳酸。

3.根据权利要求1所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，其特征在于，所述邻羟基二醇是1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和乙二醇中的任意一种或多种。

4.根据权利要求3所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，其特征在于，所述邻羟基二醇是1,2-丙二醇。

5.根据权利要求1所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂，其特征在于，所述压裂液交联剂的适用ph值范围为3-9。

6.一种具有广泛ph适应性的压裂液交联剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂的制备方法，其特征在于，所述邻羟基二醇是1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和乙二醇中的任意一种或多种。

8.根据权利要求6所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂的制备方法，其特征在于，所述第一设定温度为60-70℃；所述第二设定温度为85-95℃。

9.如权利要求1至5任意一项所述的具有广泛ph适应性的压裂液交联剂或如权利要求6至8任意一项所述的制备方法制得的压裂液交联剂在制备酸性羧甲基胍胶压裂液中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述酸性羧甲基胍胶压裂液在ph值为7-9的非酸性使用环境下粘度性能保持稳定。

技术总结本发明公开了一种具有广泛pH适应性的压裂液交联剂及其制备方法和应用，属于油田化学添加剂技术领域。按重量份数计，所述压裂液交联剂的原料包括45‑60份的邻羟基二醇、5‑20份的二乙醇胺、15‑35份的硼酸、3‑10份的氧氯化锆和3‑5份乳酸。制备方法如下，按重量份数计，取邻羟基二醇、二乙醇胺、硼酸、氧氯化锆和乳酸；将邻羟基二醇加入反应釜中，后加入二乙醇胺和氧氯化锆，升温至第一设定温度进行反应直至获得澄清溶液；向澄清溶液中加入硼酸和乳酸，升温至第二设定温度进行反应直至获得黄色的澄清液体，后将澄清液体冷却至室温，获得压裂液交联剂。本发明所提供的压裂液交联剂能够解决现有技术中酸性压裂液在pH由酸性到非酸性的环境下无法保持粘度稳定以及酸性消失后酸性压裂液无法发挥应有压裂效果的技术问题。技术研发人员：杨晓武,李骑男,王晨,李培枝,张玉书受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20