CN112250703A - 一种硼酸酯交联剂的制备方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硼酸酯交联剂的制备方法，包括如下步骤，向乙醇溶剂中加入乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，其中，乙二醇和硼酸摩尔比＝1:(1.0‑1.2)，搅拌回流1‑2h后，通过减压蒸馏法除去其中的乙醇溶剂，得到中间体；将中间体与四亚乙基五胺混合在一起，其中，四亚乙基五胺与中间体的摩尔比为1:(5.0‑5.5)，以2～5℃/min速率加热至100‑120℃，继续反应，降至室温，得到产物即为硼酸酯交联剂。本发明的硼酸酯交联剂是含有五个硼酸酯基团，具有交联时间可控、加量少、交联后冻胶耐温耐剪切性能好等特点，可用于油田产出水配制压裂液交联，有效缓解环保和压裂用水两大难题。

Description

一种硼酸酯交联剂的制备方法及产品

技术领域

本发明属于石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种硼酸酯交联剂的制备方法及产品。

背景技术

水力压裂改造是油气田有效开发的重要增产措施，压裂过程中需要压裂液携带支撑剂进入裂缝，提高储层导流能力，从而提高油气井产量。胍胶压裂液是目前油气田压裂作业中应用最广泛的压裂液体系，使用量占所有压裂液体系的80％以上。在使用过程中，需要加入交联剂形成冻胶，提高携砂性能。目前，压裂液配制用水越来越紧张，采用油田产出水直接配制压裂液可有效缓解环保和压裂用水两大难题。由于油田产出水成份复杂、矿化度高，使用现有交联剂交联存在性能不稳地、交联后耐温耐剪切性能差等问题，因此，需要研发适用于油田产出水配制压裂液的新型交联剂。

针对这些问题，提供了一种用于油田产出水配制胍胶压裂液体系，解决现有交联剂性能不稳地、交联后耐温耐剪切性能差等问题的硼酸酯交联剂及其制备方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于油田产出水配制胍胶压裂液体系，解决现有交联剂性能不稳地、交联后耐温耐剪切性能差等问题的硼酸酯交联剂及其制备方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种硼酸酯交联剂的制备方法，具体的，向乙醇溶剂中加入乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，其中，乙二醇和硼酸摩尔比＝1:(1.0-1.2)，搅拌回流1-2h后，通过减压蒸馏法除去其中的乙醇溶剂，得到中间体；

将中间体与四亚乙基五胺混合在一起，其中，四亚乙基五胺与中间体的摩尔比为1:(5.0-5.5)，加热至100-120℃，继续反应，降至室温，得到产物即为硼酸酯交联剂。

其中，四亚乙基五胺与中间体的反应时间为3-5h；所述四亚乙基五胺与中间体反应时的加热速率控制在2～5℃/min。

根据上述硼酸酯交联剂的制备方法可制成相应的硼酸酯交联剂产品。

本发明的优点和积极效果是：

本发明的硼酸酯交联剂是含有五个硼酸酯基团，具有交联时间可控、加量少、交联后冻胶耐温耐剪切性能好等特点，可用于油田产出水配制压裂液交联，有效缓解环保和压裂用水两大难题。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例3提供的硼酸酯交联剂的流变图；

图2为本发明实施例3提供的硼酸酯交联剂的变剪切图；

图3为本发明实施例3提供的硼酸酯交联剂的携砂挑挂图；

其中，图1中A线代表温度曲线，B线代表粘度曲线；图2中曲线为粘度曲线，横坐标为剪切速率。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1至图3来具体说明本发明。其中：

实施例1：

投料摩尔比：乙醇和乙二醇及硼酸投料摩尔比＝1:1.0:0.3。按照上述投料比在三口烧瓶中加入乙醇和乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，搅拌回流1.5h，随后除去其中的溶剂，得到中间体；

取四亚乙基五胺与中间体按投料摩尔比＝1:5.0混合均匀，以2.5℃/min速率加热至100℃，继续反应3.5h，降至室温，得到的产物即为硼酸酯交联剂。

实施例2：

投料摩尔比：乙醇和乙二醇及硼酸投料摩尔比＝1:1.0:0.3。按照上述投料比在三口烧瓶中加入乙醇和乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，搅拌回流1h，随后除去其中的溶剂，得到中间体；

取四亚乙基五胺与中间体按投料摩尔比＝1:5.2混合均匀，以2.5℃/min速率加热至110℃，继续反应4h，降至室温，得到的产物即为硼酸酯交联剂。

实施例3：

投料摩尔比：乙醇和乙二醇及硼酸投料摩尔比＝1:1.1:0.4。按照上述投料比在三口烧瓶中加入乙醇和乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，搅拌回流2h，随后除去其中的溶剂，得到中间体；

取四亚乙基五胺与中间体按投料摩尔比＝1:5.4混合均匀，以3.0℃/min速率加热至120℃，继续反应3h，降至室温，得到的产物即为硼酸酯交联剂。

实施例4：

投料摩尔比：乙醇和乙二醇及硼酸投料摩尔比＝1:1.2:0.5。按照上述投料比在三口烧瓶中加入乙醇和乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，搅拌回流1.5h，随后除去其中的溶剂，得到中间体；

取四亚乙基五胺与中间体按投料摩尔比＝1:5.5混合均匀，以4.0℃/min速率加热至110℃，继续反应4h，降至室温，得到的产物即为硼酸酯交联剂。

实施例5：

投料摩尔比：乙醇和乙二醇及硼酸投料摩尔比＝1:1.2:0.4。按照上述投料比在三口烧瓶中加入乙醇和乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，搅拌回流1h，随后除去其中的溶剂，得到中间体；

取四亚乙基五胺与中间体按投料摩尔比＝1:5.3混合均匀，以5.0℃/min速率加热至110℃，继续反应5h，降至室温，得到的产物即为硼酸酯交联剂。

实施例6：

使用油田产出水配制0.45％羟丙基胍胶溶液，用碳酸钠调节pH值10-11，分别加入实施例1-5制备的硼酸酯交联剂，交联比为100:0.2，并按照标准SY/T 5107-2005水基压裂液性能评价方法进行了性能评价，测试结果见下表1。

表1

从表1中可以看出，本发明实施例1-5硼酸酯交联剂在交联比仅为100:0.2的条件下，延迟交联时间为45-70s，具有良好的延迟交联能力，交联后冻胶呈无色透明状，可实现完全挑挂，在120℃下剪切90min后粘度均大于100mPa·s，符合SY/T 6376-2008压裂液通用技术条件中规定的大于50mPa·s要求，其中实施例3剪切后粘度保持在148mPa·s，图1、图2、图3分别是实施例3流变图、变剪切图和携砂挑挂图，图2中曲线代表90℃条件下，在不同剪切速率下压裂液粘度变化，可以看出压裂液剪切恢复能力较好，说明本发明的交联剂具有较好的耐温耐剪切性能。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种硼酸酯交联剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

向乙醇溶剂中加入乙二醇，搅拌均匀，缓慢加入硼酸，其中，乙二醇和硼酸摩尔比＝1:(1.0-1.2)，搅拌回流1-2h后，通过减压蒸馏法除去其中的乙醇溶剂，得到中间体；

将中间体与四亚乙基五胺混合在一起，其中，四亚乙基五胺与中间体的摩尔比为1:(5.0-5.5)，加热至100-120℃，继续反应，降至室温，得到产物即为硼酸酯交联剂。

2.根据权利要求1所述的一种硼酸酯交联剂的制备方法，其特征在于：四亚乙基五胺与中间体的反应时间为3-5h。

3.根据权利要求1所述的一种硼酸酯交联剂的制备方法，其特征在于：所述四亚乙基五胺与中间体反应时的加热速率控制在2～5℃/min。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种硼酸酯交联剂的制备方法制成的硼酸酯交联剂产品。

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