聚乙烯醇压裂液有机硼交联剂YL—J的合成及应用.pdf

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1、2013年7月西安石油大学学报(自然科学版)Ju1．2013第28卷第4期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．28No．4文章编号：t673-064X(2013)04-0099-04聚乙烯醇压裂液有机硼交联剂YL—J的合成及应用薛小佳，张林，吕海燕(1．中国石油长庆油田油气工艺技术研究院，陕西西安710021；2．陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安710021)摘要：合成了一种适用于聚乙烯醇压裂液的有机硼交联剂YL—J．确定最佳合成条件为：

2、硼砂质量分数2O％，丙三醇25％，二乙醇胺30％，氢氧化钠1％一5％，反应时间4．0h，反应温度80℃．流变实验表明，交联剂YL—J与聚乙烯醇稠化剂交联产生的冻胶在8OcI=剪切速率为170s下连续剪切3600s，压裂液黏度250mPa·s．静态悬砂实验表明，该压裂液体系具有较好的携砂性，砂子的沉降速度低于0．18mm／s．破胶实验表明，聚乙烯醇压裂液破胶液黏度为2．3mPa·s，低于油田要求的10mPa·s，残渣质量浓度为79mg／L．实验结果表明，有机硼交联剂YL—J交联的聚乙烯醇压裂液完全能满足压裂现场施工的要求．关键词：有机硼交联

3、剂；聚乙烯醇压裂液；流变性；携砂性中图分类号：TE39文献标识码：A压裂是油藏改造的主要手段，目前有水基压裂影响，得出合成有机硼交联剂YL—J的最佳方案，液、油基压裂液和泡沫压裂液等压裂工艺，其中水基并对其实际性能进行了综合评价．压裂液应用最为广泛．随着油田勘探向深层发展，深1合成原理层低渗油藏压裂技术发挥着越来越重要的作用．目前广泛使用的胍胶压裂液存在水溶解时间过长、硼原子含有空轨道，易与含孤对电子的配体形产生“鱼眼”和局部结块严重、在高温条件下耐剪切成络合物．有机硼交联剂YL—J的合成过程为硼原性能差、压裂液破胶后残渣大等问题，严重限

4、制了胍子在水中发生水解反应，形成B(OH)～，继而胶压裂液的发展_2J．本实验基于长庆油气田低压低B(OH)与配位剂中的羟基分子发生络合反应．渗透储层的特点，开发了有较强耐温耐剪切性能的(1)水解反应：聚乙烯醇压裂液体系，针对有机钛(锆)交联剂交联Na2B4O7+7H2ONa+4B(OH)3+2OH。。，后冻胶难破胶、返排效果差、对支撑裂缝导流能力有B(OH)3+H2O—B(OH)4I1+H．损害等问题J，合成了有机硼交联剂YL—J，该交联(2)络合反应：硼酸盐水解生成的硼酸盐离子剂与聚乙烯醇稠化剂交联后生成的压裂液冻胶具有与含多个邻羟基

5、的配位体二乙醇胺在一定条件下反良好的耐温耐剪切性能和携砂性能，完全能满足压应，生成有机硼交联剂YL—J．其反应如下：裂液现场施工的要求．B(OH)+配位剂(顺式邻羟基)—交联剂产物．研究了硼砂与配位剂比例、丙三醇用量、氢氧化有机硼交联剂与聚乙烯醇压裂液发生交联反应钠用量、反应温度、反应时间等因素对压裂液性能的形成冻胶时，首先在碱性环境下发生多级电离，产生收稿日期：2012-10-19基金项目：陕西省自然科学基金项目(编号：2012JQ2004，2012jQ2005)；陕西省重大科技创新项目(编号：2011ZKC04—3)作者简介：薛小佳(

6、1979-)，男，工程师，从事油田化学品研究．E-mail：xxj—cq@petrochina．com．cn-——100．．——西安石油大学学报(自然科学版)的硼酸盐离子B(OH)与聚乙烯醇分子中的顺式1：1．5、1：2时，交联剂YL—J对2．0％聚乙烯醇压邻羟基通过分子间交联反应生成高黏冻胶，此裂液初始黏度的影响．由图1可看出，硼砂与二乙醇即为交联剂与聚乙烯醇压裂液的交联机理．胺质量比为1：1．5时，压裂液初始黏度最大．硼砂与配体比例从1：1增加到1：1．5时，硼砂与配体络合2合成反应反应趋于完全；从l：1．5增加到l：2时，络合反应充

7、分发生，且二乙醇胺未完全发生反应，从而影响压2．1实验药品及仪器裂液初始黏度．因此，硼砂与二乙醇胺质量比选为四硼酸钠(天津滨海科迦化学试剂有限公司，】：1．5．分析纯)、丙三醇(广东光华化学厂有限公司，分析纯)、离子水、聚乙烯醇(工业品)、氢氧化钠(郑州派尼化学试剂厂，分析纯)、二乙醇胺(上海德茂化工有限公司，分析纯)、过硫酸铵(天津市化学试剂三善厂，分析纯)、胍胶原粉(北京瓜尔润科技有限公司，糯一级品)．毂恒温水浴锅(河南巩义英峪高科仪器厂)、电动搅拌器(JJ一1，金坛市中大仪器厂)、旋转黏度计(LDV一3，上海尼润智能科技有限公司)、

8、AR2000ex交联剂质量分数／％型动态流变仪(美国TA公司)．图1硼砂与配体比例对压裂液初始黏度的影响2．2有机硼交联剂YL—J制备Fig。1Efectofthemassratioofbor