交聯劑、羥丙基胍膠壓裂液體系及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油氣田開采領域，具體而言，涉及一種交聯劑、羥丙基胍膠壓裂液體系 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 由于經濟發展對能源的需求日益增加，有效的開發低滲透儲層已成為目前油氣生 產的重要任務。壓裂作為一種有效的增產措施，其在油氣田開發過程中所占的比重越來越 高。壓裂液是流體礦（氣、汽、油、淡水、鹽水、熱水等）在開采過程中，為了獲得高產而借用 液體傳導力（如水力等）壓裂措施時所用的液體。為了達到有效提高壓裂增產效果，提高 油氣井產能及油田采收率的目的，壓裂液的選擇至關重要。
[0003] 壓裂液體系的核心問題是如何在確保壓裂液性能的前提下，降低對地層的傷害。 目前常用的壓裂液體系有羧甲基壓裂液體系、PEG壓裂液體系、纖維壓裂液及羥丙基胍膠壓 裂液等。羧甲基胍膠及PEG壓裂液在耐剪切性、成本等方面受到制約，并且纖維壓裂液對 纖維的要求較高，成本高，推廣難度大。現有的羥丙基胍膠壓裂液具有良好的交聯性能等特 點，因而受到廣大科研工作者的青睞，但現有的羥丙基胍膠壓裂液也存在一些缺點，特別是 對地層的傷害較大，無法做到環境友好。
【發明內容】
[0004] 本發明的主要目的在于提供一種交聯劑、羥丙基胍膠壓裂液體系及其制備方法， 以解決現有的羥丙基壓裂液體系無法兼具良好的壓裂性能且對地層傷害小的問題。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供了一種交聯劑，交聯劑包括A組分和B組分；其中， A組分包括硼酸鹽，烷基醇胺，第一有機溶劑，第一無機溶劑和酸性pH調節劑；B組分包括堿 性pH調節劑；且A組分與B組分的重量比為2:7~1: 5。
[0006] 進一步地，以重量份計，A組分包括15~30份的硼酸鹽，4~9份的烷基醇胺，3~ 5份的第一有機溶劑，51~76份的第一無機溶劑以及2~5份的酸性pH調節劑。
[0007] 進一步地，酸性pH調節劑為弱酸，優選弱酸選自乳酸和/或乙酸。
[0008] 進一步地，堿性pH調節劑包括第二有機溶劑、堿和水。
[0009] 進一步地，以重量份計，堿性pH調節劑包括3~10份的第二有機溶劑、13~25份 的堿以及65~84份的水。優選地，第二有機溶劑選自由乙二醇、丙三醇和正丁醇組成的組 中的一種或多種。
[0010] 進一步地，堿包括有機堿和無機堿；優選地，有機堿選自由三乙烯四胺、四乙烯五 胺和多乙烯多胺組成的組中的一種或多種；優選地，無機堿選自由氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸 氫鈉、磷酸氫鈉和磷酸二氫鈉組成的組中的一種或多種。
[0011] 進一步地，硼酸鹽為十水合硼酸鈉。
[0012] 進一步地，第一有機溶劑選自由甲苯、間二甲苯和對二甲苯組成的組中的一種或 多種。
[0013] 進一步地，第一無機溶劑為水。
[0014] 進一步地，烷基醇胺中含有一個或多個羥基，且烷基醇胺中的碳原子數為Cl至 C10;優選地，烷基醇胺選自由一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺組成的組中的一種或多種。
[0015] 進一步地，第二有機溶劑選自由乙二醇、丙三醇、和正丁醇組成的組中的一種或多 種。
[0016] 本發明另一方面提供了一種羥丙基胍膠壓裂液體系，其包括羥丙基胍膠基液和上 述交聯劑。
[0017] 本發明另一方面提供了一種羥丙基胍膠壓裂液體系的制備方法，該制備方法包 括：制備A組分：將硼酸鹽，烷基醇胺，第一有機溶劑，第一無機溶劑和酸性pH調節劑混合， 得到A組分；制備B組分：B組分中包括堿性pH調節劑；制備壓裂液體系：按重量比2~ 3:4,將A組分和羥丙基胍膠混合，得到混合液；然后按A組分與B組分的重量比2:7~1: 5， 將混合液與B組分混合，得到羥丙基胍膠壓裂液體系。
[0018] 應用本發明的交聯劑，A組分中的硼酸鹽和含有羥基的烷基醇胺能夠發生配位反 應，形成一種具有環狀結構的配位化合物。該配合物具有較強的穩定性，這有利于提高交聯 劑的耐熱性、剪切恢復性和導流性。第一有機溶劑的加入有利于促進硼酸鹽和烷基醇胺的 配位反應的進行。B組分的加入有利于控制壓裂液體系中稠化劑的水合增粘速度、交聯時 間，同時抑制細菌的生長。將A組分與B組分的重量比控制在上述范圍內有利于將壓裂液的 pH控制在一定的喊性范圍內，從而有利于提尚含有上述交聯劑的壓裂液體系的綜合性能。 此外，上述交聯劑中不含有過渡金屬元素，因而本發明提供的交聯劑具有對地層傷害小，殘 渣量低，環保性好及成本低等優點。以上幾方面的原因使得本發明提供的交聯劑具有較好 的交聯性能，成本低，同時還使得含上述交聯劑的壓裂液體系兼具較好的壓裂性能和對地 層較小的傷害的特點。
【附圖說明】
[0019] 構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0020] 圖1示出了本發明的提供的實施例4中制得的羥丙基胍膠壓裂液體系的粘度和溫 度隨時間的變化曲線圖；以及
[0021] 圖2示出了本發明的提供的對比例3中制得的羥丙基胍膠壓裂液體系的粘度和溫 度隨時間的變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0022] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面結合實施例來詳細說明本發明。
[0023] 正如【背景技術】所描述的，現有的壓裂液體系無法兼具良好的交聯性能且對地層傷 害小的問題。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種交聯劑，其包括A組分和B組分； 其中，A組分包括硼酸鹽、烷基醇胺、第一有機溶劑、第一無機溶劑和酸性pH調節劑，B組分 包括堿性pH調節劑；且A組分與B組分的重量比為1 :5~2 :7。
[0024] A組分中的硼酸鹽和含有羥基的烷基醇胺能夠發生配位反應，形成一種具有環狀 結構的配位化合物。該配合物具有較強的穩定性，這有利于提高交聯劑的耐熱性、剪切恢復 性和導流性。第一有機溶劑的加入有利于促進硼酸鹽和烷基醇胺的配位反應的進行。B組 分的加入有利于控制壓裂液體系中稠化劑的水合增粘速度、交聯時間，同時抑制細菌的生 長。將A組分與B組分的重量比控制在上述范圍內有利于將壓裂液的pH控制在一定的堿 性范圍內，從而有利于提高含有上述交聯劑的壓裂液體系的綜合性能。此外，上述交聯劑中 不含有過渡金屬元素，因而本發明提供的交聯劑具有對地層傷害小，殘渣量低，環保性好及 成本低等優點。以上幾方面的原因使得本發明提供的交聯劑具有較好的交聯性能，成本低， 同時還使得含上述交聯劑的壓裂液體系兼具較好的壓裂性能和對地層較小的傷害的特點。
[0025] 上述交聯劑中，本領域技術人員可以選擇A組分的組成。在一種優選的實施方式 中，以重量份計，A組分包括15~30份的硼酸鹽、4~9份的烷基醇胺、3~5份的第一有 機溶劑、51~76份的第一無機溶劑以及2~5份的酸性pH調節劑。將A組分中各成分的 含量限定在上述范圍內，有利于進一步提高交聯劑的耐熱性、剪切恢復性和導流性。同時， 將各組分的用量關系控制在上述范圍內，還能夠在應用時將壓裂液體系的PH調節至更合 適的范圍，使壓裂液體系具有更適宜的交聯速度，同時進一步提高聚合物和交聯劑之間的 親和力和交聯效果。
[0026] 上述交聯劑中，可以采用本領域常用的酸性pH調節劑。在一種優選的實施方式 中，酸性PH調節劑為弱酸。弱酸能夠與堿性pH調節劑形成酸堿緩沖對，有利于抑制pH波 動帶來的不利影響，從而有利于提高交聯劑性能的穩定性以及含上述交聯劑的壓裂液體系 的綜合性能。優選地，弱酸包括但不限于乳酸和/或乙酸。上述弱酸成本較低，且容易形成 酸堿緩沖對，從而有利于進一步提高交聯劑性能的穩定性以及含上述交聯劑的壓裂液體系 的綜合性能。
[0027] 上述交聯劑中，堿性pH調節劑可以采用本領域常用的化合物。在一種優選的實施 方式中，堿性pH調節劑包括第二有機溶劑、堿和水。堿性pH調節劑能夠將交聯劑的pH調 制所需的范圍內，同時第二有機溶劑有利于更好地調節堿的相容性。
[0028] 上述交聯劑中，本領域技術人員可以選擇堿性pH調節劑中各組分的比例關系。在 一種優選的實施方式中，以重量份計，堿性pH調節劑包括3~10份的第二有機溶劑、13~ 25份的堿以及65~84份的水。將堿性pH調節劑中各組分的用量控制在上述范圍內有利 于更好地發揮PH劑的作用。
[0029] 上述交聯劑中，第二有機溶劑可以采用常用的有機溶劑。在一種優選的實施方式 中，第二有機溶劑包括但不限于由乙二醇、丙三醇和正丁醇組成的組中的一種或多種。
[0030] 上述交聯劑中，可以采用本領域常用的堿。在一種優選的實施方式中，堿包括有機 堿和無機堿。同時使用有機堿和無機堿有利于較溫和地調節壓裂液體系的pH，從而有利于 提高壓裂液體系交聯的均勻性。
[0031] 優選地，有機堿包括但不限于由三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺組成的組 中的一種或多種；可選地，無機堿包括但不限于由氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸氫鈉和 磷酸二氫鈉組成的組中的一種或多種。上述堿來源廣泛，且廉價易得，采用上述堿有利于進 一步降低交聯劑的成本。
[0032] 上述交聯劑中，本領域技術人員可以選擇硼酸鹽、烷基醇胺、第一有機溶劑及第一 無機溶劑的種類。在一種優選的實施方式中，硼酸鹽包括但不限于十水合硼酸鈉；在一種優 選的實施方式中，第一有機溶劑包括但不限于由甲苯、間二甲苯、對二甲苯和對二甲苯組成 的組中的一種或多種。在一種優選的實施方式中，第一無機溶劑為水。上述原料來源廣泛， 且廉價易得，采用上述堿有利于更進一步降低交聯劑的成本。
[0033] 上述交聯劑中，可以采用本領域常用的羥基醇胺