水基压裂液有机硼交联剂的合成

度凝胶 体 ， 使 压 裂 液 具 有 优 良的 造 缝 和 携 砂 能 力［ ２ ］ 。水 基压 裂液 中 的交 联 剂 经 过 了从 硼 酸盐 、 金 属锑 到铝 、 钛、 锆 聚 合物 等金 属类 交联 剂 的发展 过程 ］ ， 上世 纪末 以来 ， 国 内外 相 继 开 展 了有 机
１ ． ３ 合 成 反 应
硼砂 ， 分 析纯 ， 天 津 市 红 岩化 学 试 剂 厂 ； 葡 萄 糖， 分 析纯 ， 天 津市 大茂 化学试 剂 厂 ； 丙三醇， 分 析 纯， 沈 阳市 华 东试 剂 厂 ； 羟 丙 基瓜 尔 胶 ， 工 业 一 级 品， 任丘市 燕 兴化 工有 限公 司 ； 氢 氧化 钠 ， 分析 纯 ，
１ ． ２ ． １ 有 机 硼 合 成 机 理
硼砂 与有 机 配位体 的合 成 反应式 ］ ：
３ ４
精
细
石
油
化
工
２ Ｏ ｌ ３年 ９月
有机 硼交 联剂 ， 搅拌 至形成 均匀 可挑挂 的冻胶 体 。
粒 的周 围 ， 对硼 酸盐 离子起 到屏 蔽 的作用 ， 从而 延 长与 聚糖 的交 联 时 间 ； 有 机硼 交 联 剂 与 聚糖 的每 个交 联点包 含 多个 硼酸 盐 与 聚糖 的络 合 物 ， 亲 和 力较 强 ， 并 提 高冻胶 的耐 温性 能 。因此 ， 延时性 和
耐 温 性 均 优 于 常 规 硼 酸 盐 交 联 的压 裂 液 。 １ ． ２ ． ２ 有 机 硼 交 联 聚 糖 机 理
响， 优选 了反应 物配 比及 实验 条件 。
１ 实 验 部 分
１ ． １ 主 要 试 剂 和 仪 器
有机 硼络 合 物在 碱 性 条 件 下 ， 缓 慢 释放 硼 酸 盐离 子 Ｂ （ ＯＨ） ， Ｂ（ ＯＨ） ￣ －再 与 聚糖分 子 上 的羟 基相 互 作用 ， 产生 交联 并形 成可 挑挂 的冻胶 。
Ｚ ＮＮ— Ｄ ６六速 旋 转 黏 度 计 ， 青 岛 森 欣 机 电设
备有 限公 司 。
１ ． ２ 实 验 原 理
配制 ５ ｇ ／ Ｌ的羟 丙基 瓜 尔胶 水 溶液 ， 放入 ３ ０
℃恒 温水浴 中静 置 ４ ｈ ， 按 交联 比 １ ０ ０： ０ ． ３加 入
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３一Ｏ ４ —２ ９ ； 修 改稿 收 到 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ８—３ ０ 。 作 者 简介 ： 李景娜 （ １ ９ ８ ４一 ） ， 女， 硕 士在读 ， 主 要 研 究 新 型 添 加 剂在 石 油化 工领 域 中 的应 用 Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ｎ ａ ４ １ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
中图分类号 ： ＴＥ ３ ５ ７ ． ２ 文献标识码 ： Ａ
合 成 工 艺
随着 储层 改造 技术 的发 展 以及复 杂性 地层 的 开采需 要 ， 单独 使 用 水 力 压 裂 已经 无 法 满 足 油 气 田增 产增 注 的 改造 要 求 ］ 。水基 冻 胶 压 裂 液 中 ， 交联 剂是 主要 添 加 剂 之一 ， 它 与高 聚物 形 成 高 黏
硼 交联剂 的研 究 。 ］ ， 与其他交联剂相 比， 它 具 有 易 破胶 、 低 伤害 等优 点 ， 能 根据 储层 特点 及工 艺要
（ ２ ）络合 反应
Ｂ（ ＯＨ ） ＋ ＬＧＤ（ ＯＨ） ６—
。
ＬＧＤ（ Ｂ０Ｈ） ｅ
其反应 机 理是 ： 大 量 的配 位体 包 裹 在 胶 体 颗
第 ３ Ｏ卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ９月
精
细
石
油
化
工
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ＳＰ ＥＣＩ Ａ ＬＩ ＴＹ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ Ｓ
水 基 压 裂 液有 机硼 交联 剂 的合 成
李景娜 ， 张金 生 ， 李丽华 ， 王 海 荣
（ 辽宁石油化工大学石油化工学 院 ， 辽宁 抚顺 １ １ ３ ０ ０ １ ）
Ｎａ ｚ Ｂ４ Ｕ７＋ ＬＧ Ｄ（ ０Ｈ ） ６ — — ＬＧＵ （ ＢＯ Ｈ ） ６
具体 反 应步骤 如 下 。
（ １ ）水 解反 应
Ｎａ ２ Ｂ ４ ０７ ＋７ Ｈ２ ０— ２ Ｂ（ ０Ｈ） ３ ＋２ Ｂ（ ＯＨ ） ４＋ ２ Ｎａ
Ｂ（ ０Ｈ ） ＋ Ｈ＋ Ｂ（ ＯＨ ） ３ ＋ Ｈ２ Ｏ—
摘要 ： 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 １ ３ ， 配 位体 （ 葡 萄 糖 与 丙 三 醇 质 量 比 １： ４ ） ２ ５ ， 溶剂 （ 丙 三 醇 与 水 质 量 比 １： ３ ） ６ ０ ％， 催化剂 ２ ％， 反应温度 ８ ５℃ ， 反应时 间 ４ ～４ ． ５ ｈ 。在此条件下 ， 交 联 剂延 迟 交 联 时 间 可达 ２ ８ ０ ｓ ， 冻 胶 的抗 温 温 度 高 达 １ ３ ５℃ ， 可 以满 足 油 田压 裂 液 对 交 联 剂 的需 求 。 关键 词 ： 有 机 硼 交 联 剂 交 联 时 间 耐 温 性
求 实现 可控 的延 迟 交 联 时 间 ， 降 低 施 工 过程 中 的 摩 擦 阻力Ｅ ８ ３ 。与 国外 相 比， 目前 国 内 已经 研 制 的
有 机硼 交联 剂在 延迟 交联 和耐 温性 等方 面 要 ， 笔者
考 察 了合 成 因素 对 有 机 硼 交 联 剂 使 用 性 能 的影
沈 阳市华 东试 剂厂 。
在烧 瓶 中依 次加 入复合 溶剂 、 催化 剂 、 硼砂并
升温至 ５ Ｏ℃ ， 待 硼砂 完 全 溶解 后 ， 再 加 入 配 位体 并 加热 到一定 温 度 。保 持 恒温 、 低速搅 拌 ， 持续络
合 反应 一段 时 间 ， 即得 合成 产物 。
１ ． ４ 压 裂 液 制 备