低浓度胍胶压裂液有机硼交联剂BOA的合成及其性能评价

针对胍胶压裂液体系胍胶使用浓度偏高、破胶后残渣含量较高的问题,开展低浓度胍胶压裂液体系有机硼交联剂的合成和性能评价研究。以硼酸、正丁醇、乙二醇及二乙烯三胺为原料合成有机硼交联剂并对其反应物加量进行优化,确定出有机硼交联剂BOA合成中反应物的优选质量分数分别为二乙烯三胺34.5%、硼酸14.3%、乙二醇38.7%和正丁醇6.9%。对交联剂进行性能评价,结果表明:有机硼交联剂BOA与0.2%胍胶交联形成的胍胶压裂液的黏度可达84 mPa·s;有机硼交联剂BOA与0.2%胍胶交联形成的胍胶压裂液具有良好的抗温抗剪切性,在100 s^(-1)下逐渐升温至90℃、剪切60 min时及在60℃、100 s^(-1)下剪切90 min时胍胶压裂液的黏度均维持在90 mPa·s,且具有滤失低(滤失系数为2.0×10^(-4)m/min^(1/2))、携砂性能好(悬砂沉降速度为0.045 mm/s)、破胶速度快(在90 min内可完全破胶)、破胶液黏度<5 mPa·s、残渣含量较低(151 mg/L)的优势,可满足压裂液现场施工要求。

胍胶压裂液有机硼交联剂JSA-1的合成与性能评价

以硼酸、正丁醇、乙二醇、二乙烯三胺为反应原料,采用一锅法合成了有机硼交联剂(JSA-1)。考察了胍胶质量分数(即含量,以胍胶占胍胶基液总质量计)、JSA-1用量(即添加量,以胍胶基液质量为基准,下同)、pH对JSA-1交联性能的影响。结果表明,胍胶质量分数越大(0.09%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、表观黏度越高、耐温能力越强;JSA-1用量越大(0.04%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、耐温能力越强;pH(pH=4~14)越高,胍胶压裂液的交联时间越长、耐温能力越强。JSA-1对pH和胍胶质量分数的适用范围较广,在低温配方中,可以使低质量分数的胍胶实现有效交联,胍胶质量分数为0.13%的胍胶基液与JSA-1交联后,在常温、100 s^(–1)剪切下表观黏度可达到50 mPa·s;在高温配方中,胍胶质量分数为0.4%的胍胶基液与JSA-1交联后制备的压裂液具备较好的耐温耐剪切能力,在120℃、100 s^(–1)剪切条件下表观黏度可以稳定保持在300 mPa·s左右。

醇胺改性有机硼交联剂研制及适用性评价

以硼砂、多元醇、多元醇胺为原料,合成了醇胺改性有机硼交联剂,采用单因素法考察了各合成因素对耐温性能和交联时间的影响。确定了最佳合成条件为:20%硼砂+5%多元醇+10%多元醇胺,70℃反应2 h。研发的有机硼交联剂配制的海水基压裂液具有良好的流变性和破胶性,交联时间60~120 s可调,在120℃、170 s^(-1)下剪切120 min后黏度能保持在70 mPa·s以上,破胶液黏度低于3 mPa·s,具有较好的应用性能。

压裂液用耐高温低成本有机硼交联剂GCY-JL研制与应用

针对塔河常规羟丙基瓜胶压裂液稠化剂使用浓度大(0.5%),交联剂等关键化学助剂成本高,进一步降本难度大的问题,以硼酸盐、碱、葡萄糖酸钠为原材料,研发了一种耐高温、低成本有机硼交联剂及配套的0.35%HPG低浓度压裂液。该交联剂生产成本为7000元/吨,较现用交联剂降本50%;配套的低浓度压裂液较常规压裂液单方降低70元,且在140℃、170s-1剪切1h条件下,黏度保持在100mPa·s以上,耐高温性能好。目前已在塔河油田50井次开展酸压现场应用,累计节约费用126万元,应用前景广阔。

高温延缓型有机硼交联剂OB-200合成研究

从合成反应原理出发,考察了水基冻胶压裂液用的有机硼络合物交联剂的各项合成反应条件,得到了耐高温延缓型交联剂OB 200的最佳合成工艺。反应物的用量以体积计分别为:硼酸盐15%～20%,配位体(质量比1∶7～10的葡萄酸钠和多元醇LB 2)35%,溶剂(体积分数0.25的丙三醇水溶液)45%～50%,催化剂为质量比10∶2的稀土金属硫酸盐和NaOH,用量0.15%,反应温度60℃,反应时间3.5～4.0小时。有机硼OB 200/羟丙基瓜尔胶压裂液(5g/LHPG水溶液,交联比100∶3),交联时间在300～305s,冻胶的耐温性达143℃。图6表2参5。

有机硼交联剂DY2—1的改性研究与应用

在川西致密碎屑岩气藏整体压裂开发中,有机硼交联压裂液体系获得了广泛应用,但原有的有机硼 交联剂DY2-1性能不很稳定,易出现低温结晶或沉淀物,影响了压裂液交联效果。文章从有机硼交联剂改性的理 论分析入手,详细分析了硼砂、硼酸的水解反应特性和络合性质,并以提高有机硼交联剂合成反应的彻底性和性能 稳定性为目标,对合成工艺进行了优化改进,改变了传统的“在同一合成反应中不能既加酸又加碱作助剂”的思维 定式,在合成的不同反应阶段分别加入酸、碱助剂,最后得到改进的有机硼交联剂DY2—1。改性后的DY2—1凝固 点为-10℃,其低温稳定性得到显著改善。现场应用表明这种交联剂性能优良,值得进一步推广应用。

延长油田压裂液用有机硼交联剂的研究

以硼酸为原料,在NaOH催化作用下与乙二醇和三乙醇胺进行络合反应制备了压裂液用有机硼交联剂。研究了反应时间、反应温度、硼酸和乙二醇用量对有机硼交联剂延迟交联时间和所形成压裂液冻胶耐温性的影响,以及催化剂用量对交联剂稳定性的影响。确定了最佳反应条件:反应时间4 h,温度120℃,三乙醇胺53.4%,硼酸21.4%,乙二醇17.2%,NaOH加量1.7%。室内评价了压裂液的配伍性及其性能,结果表明:各助剂的配伍性良好,在70℃、75℃和170 s-1下剪切60 min的压裂液黏度分别为105、115 mPa.s,耐剪切性能良好。压裂液在120 min内可破胶,破胶150 min的黏度小于5 mPa.s,破胶后的残渣含量为5.18%;破胶液的表界面张力较低,分别为25.42 mN/m和1.16 mN/m。压裂液在70℃时的滤失系数为4.57×10-4m/min1/2,对储层的伤害较小,适用于低渗透油田。在延长油田7口井使用该压裂液,施工顺利,返排效果良好。

新型压裂液用有机硼交联剂的合成、表征与性能评价

通过实验研究合成了有机硼交联剂ABE-30,并通过核磁氢谱、核磁硼谱与红外光谱等手段对ABE-30进行分析表征,推测出产物具有簇状配位的化学结构。研究了ABE-30交联剂与胍胶溶液的交联性能,并对交联体系的耐温耐剪切性能进行了研究。结果表明,与常规硼酸钠交联剂相比,合成交联剂ABE-30能与低浓度胍胶有效交联,交联体系具有良好的热稳定性与耐剪切性能,具有良好的应用前景。

压裂用有机硼交联剂GCY-1的研究

针对川西中、低温储层缺乏自主研发的压裂液交联剂的现状,在对比国内外压裂液交联剂的优缺点和适用范围的基础上,选择合成了有机硼交联剂。通过对合成条件的考察,得到了有机硼交联剂的最佳合成工艺:溶剂为水与乙二醇复配,配位体为葡萄糖与乙二醇复配,加量为20%;催化剂为NaOH,反应温度为70℃,反应时间为2.5h,硼砂∶葡萄糖=4x∶y。合成的有机硼交联剂交联时间在30s～3min可调,形成的压裂液冻胶在80℃、65℃和45℃,170s-1条件下剪切120min,粘度均大于80mPa·s;能彻底破胶,破胶液粘度≤5mPa·s。该交联剂适合川西中、低温储层压裂改造的需要。

超高温有机硼交联剂的研究与应用

针对目前国内常规有机硼交联剂耐温性低的缺点,采用向有机硼交联剂中引入高价金属的方法,研制出耐温性能达到180℃的超高温有机硼交联剂DG-ZCY-15,通过考察高价金属加量及碱加量对压裂液耐温性能及交联时间的影响,得到了耐温性能达到180℃且具有良好的延迟交联性的压裂液配方:0.57%羟丙基瓜尔胶+0.45%DG-ZCY-15+0.3%DG-10温度稳定剂+0.3%碱+0.03%P-33型破胶剂+其它,综合评价了该压裂液体系的性能,并介绍了该压裂液体系在大港油田的应用情况。实验结果表明,180℃、170 s-1条件下剪切120 min后压裂液的黏度仍在50 mPa.s以上,能满足超高温、超深储层的加砂压裂施工要求。破胶液的黏度仅为1.45mPa.s,破胶液的表面张力仅27.8 mN/m,对3口井岩心的伤害率均在20%以下。该压裂液在大港油田进行了50余井次的现场试验,最高井温达189℃,施工成功率100%,均取得了良好的压裂效果。

有机硼交联剂的合成及性能研究

以硼砂为原料,在氢氧化钠催化作用下与葡萄糖酸钠进行络合反应,制备了压裂液用有机硼交联剂,对反应物用量和反应条件进行研究。结果表明,性能较好的有机硼交联剂的合成条件为:硼砂15%,配位体葡萄糖酸钠30%,溶剂(丙三醇与水质量比1∶4)55%,反应温度为80℃,合成反应5 h。压裂液的滤失性和破胶性室内评价结果表明,破胶彻底,残渣少,滤失低,对储层伤害小,可以满足油田压裂液对交联剂的需求。

多羟基醇压裂液有机硼交联剂的合成

提出了一种针对多羟基醇压裂液体系的有机硼交联剂。考察了有机硼交联剂的各成分和反应条件,确定了有机硼交联剂的最佳合成工艺。有机硼交联剂的最佳原料质量分数分别为:硼砂20.00%,水50.00%,NaOH 1.67%,丙三醇15.00%,多羟基化合物13.33%。反应温度80℃,反应时间4.0～5.0 h。作为该交联剂的多羟基醇压裂液具有良好的耐温性、延迟交联性能和剪切稳定性,并且该多羟基醇压裂液破胶彻底,残渣含量低,对油层储层伤害小,适用于超低渗透油气田。

水基压裂液有机硼交联剂的合成

为合成具有延缓交联性且抗温性较好的交联剂，实验采用控制变量法合成了性能较好的有机硼交联剂较佳工艺条件为：均以质量计，硼砂质量分数13％，配位体（葡萄糖与丙三醇质量比1：4）25％，溶剂（丙三醇与水质量比1：3）60％，催化剂2％，反应温度85℃，反应时间4～4．5h。在此条件下，交联剂延迟交联时间可达280S，冻胶的抗温温度高达135℃，可以满足油田压裂液对交联剂的需求。

压裂用有机硼交联剂CT9-6的研究

CT9- 6是一种用于压裂施工作业的有机硼交联剂 ,以其为主剂构成了缓交联体系。通过调节体系各组分的加量 ,可实现 2 0s～ 15min的缓交联时间 ;用其交联羟丙基胍胶 (HPG)形成的冻胶耐温、抗剪、易破胶、滤失伤害小。该交联剂在四川油气田进行数井次的现场试验表明 :该剂悬浮性能良好 ,破胶彻底 ,增产效果明显。

有机硼交联剂OBN-90的合成与性能

针对交联剂在井深约为2 000～3 000 m的井下压裂施工中的使用,通过室内实验合成了适用于此类油田的有机硼交联剂OBN-90,其最佳原料配比为:n(烷基醇胺)n∶(硼酸)为2.31∶。通过与羟丙基瓜尔胶压裂液交联实验,验证了OBN-90在pH值约为12时对羟丙基瓜尔胶压裂液体系具有较好的缓释交联性能,温度在80～100℃时,有3～5 min的缓释交联特性。在170 s-1的剪切速率下,黏度能保持在50 mPa.s以上,且具有较好的耐温和剪切恢复性能。用双氧水作为该冻胶体系的破胶剂,其破胶水化的效果明显优于过硫酸胺。此外,该体系还具有较好的控制滤失能力,其滤失速度、初滤失量和滤失系数均低于普通硼酸盐交联压裂液。

LJ—C有机硼交联剂的研究与应用

在水力压裂施工中,交联剂的好坏决定施工的成败及施工中的摩阻.

有机硼交联剂的制备及室内评价

制备了一种针对多羟基醇压裂液体系的有机硼交联剂,考察了制备有机硼交联剂的影响因素,确定了有机硼交联剂的最佳合成工艺.有机硼交联剂的最佳原料及质量分数分别为:硼砂20.00%,配体13.33%,反应温度80℃,反应时间4.0 h.由该交联剂制备的多羟基醇压裂液具有良好的耐温性、延迟交联性能和剪切稳定性,并且该多羟基醇压裂液破胶彻底,残渣含量低,适用于超低渗透油气田.

纳米二氧化硅改性有机硼交联剂的制备与性能评价

为重复利用有机硼交联剂制备的压裂液,将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷表面改性的纳米二氧化硅与乙二醇丁醇硼酸酯发生硼酰化反应,制得纳米二氧化硅有机硼交联剂(NSOBCL),对制备条件进行了优化,通过红外光谱仪表征了NSOBCL的结构,研究了NSOBCL和破胶液配制压裂液的耐温抗剪切性。结果表明,制备有机硼交联剂中间体时,N,N-二胺乙基丙酸甲酯单体与表面氨基改性二氧化硅的最佳质量比为54∶1;制备NSOBCL时,硼酸脂与交联剂中间体的最佳质量比为1∶2。红外表征结果表明合成产物与预期结构相符。0.25%羟丙基胍胶与0.3%NSOBCL等配制的压裂液耐温抗剪切性能较好,在80℃、170 s^(-1)下剪切60 min的黏度约为178 mPa·s;破胶剂过硫酸铵可使压裂液在80℃、120 min内完全破胶,破胶液黏度为2.68 mPa·s。NSOBCL可用于压裂液破胶液的再次交联。在破胶液中补加0.25%羟丙基胍胶和0.4%NSOBCL,于80℃、170 s^(-1)下剪切60 min后的黏度为175 mPa·s;而现场使用的JL-13交联剂无法满足重复使用的要求。

基于煤层气的新型压裂用有机硼交联剂BX-Y

采用硼酸盐和有机配体D-果糖制备了新型有机硼交联剂BX-Y,并将BX-Y与羟丙基胍胶进行交联反应配制了BX-Y交联压裂液。考察了BX-Y的合成条件对其交联性能的影响,并利用高温滤失仪对BX-Y交联压裂液的室内性能进行了评价。实验结果表明,合成BX-Y适宜的条件为:m(硼酸盐)∶m(配体)=1∶2,硼酸盐用量13%(w)(用量均基于反应体系质量),催化剂用量2%(w),反应时间6 h,反应温度80℃。BX-Y交联压裂液体系的静态滤失量小,耐剪切性能较好,形成的压裂液冻胶在60℃、170 s^(-1)下剪切60 min,体系表观黏度大于200 m Pa·s,破胶彻底,破胶液黏度低,满足现场应用需求。采用D-果糖制备的BX-Y交联压裂液的渗透率恢复值达85%以上,伤害低,具有较好的储层保护效果。

一种低浓度压裂液有机硼交联剂的合成与性能评价

针对目前国内压裂液稠化剂使用浓度较高的问题,以十水四硼酸钠为主原料,在NaOH的催化剂作用下,与乙二醇、三乙醇胺和多羟基醇进行络合反应,合成了适用于低浓度压裂液体系下的有机硼交联剂JS2-6,通过红外光谱对交联剂JS2-6以及HPG/JS2-6交联形成的冻胶分别进行了结构表征,研究了该交联剂与较低浓度的羟丙基胍胶所形成压裂液的延缓交联性能、耐温抗剪切性能、滤失性能、破乳性能和摩阻性能。通过实验得到的低浓度压裂液体系配方为:(0.3%~0.35%)HPG+0.2%杀菌剂FHS-18+0.2%助排剂F220+0.3%黏土稳定剂DS-208+0.1%交联促进剂+(0.02%~0.04%)p H调节剂,交联比为100∶(0.2~0.3),体系适用温度为60数150℃。通过调节体系的pH值,有效延长交联时间可达90 s。在温度140℃、剪切速率170 s^-1下剪切90 min,压裂液的黏度保持在150 m Pa·s左右,具有优异的耐温耐剪切性能。该体系在120℃时滤失系数最低为7.12×10^-4m/min^1/2,滤失量28 mL,能有效减少地层伤害。在120℃破胶后的破胶液与煤油间的界面张力<1 mN/m,破胶液黏度较低,对地层伤害率低,且具有低摩阻的特点,可达到易排液的使用要求。