[发明专利]聚醚-聚胺多硼酸骨架交联剂的制备方法与应用

说明书

本发明公开了聚醚‑聚胺多硼酸骨架交联剂的制备方法，以质量份计，包括下列步骤：(1)、将多元醇、丙烯腈、无机碱、水混合均匀，然后再在氮气保护下回流反应，制备多氰乙基聚甘油醚；(2)、将多氰乙基聚甘油醚在雷尼镍催化剂、氢气氛围下还原得到超枝状聚亚胺分子；(3)、将超枝状聚亚胺分子与硼酸酯进行酯交换反应，得到聚醚‑聚亚胺多硼酸酯；(4)、将步骤(3)得到的聚醚‑聚亚胺多硼酸酯溶于有机溶剂中，然后再向其中加入氢氧化钠水溶液，水解后进行后处理即得到聚醚‑聚胺多硼酸骨架交联剂。本发明还公开了聚醚‑聚胺多硼酸骨架交联剂用于配制低浓度的瓜尔胶交联剂。

技术领域

本发明属于石油开采领域，具体涉及一种聚醚-聚胺多硼酸骨架交联剂的制备方法与应用。

背景技术

压裂液是指由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定的化学体系，是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。

瓜尔胶是石油压裂工艺中压裂液的重要组成部分，超过90％的压裂施工都使用瓜尔胶压裂液，该类型压裂液具有耐温性好、施工摩阻低、滤失小、破胶彻底和返排能力强的特点。

但是由于瓜尔胶目前不能实现国产化，需要从印度以及东南亚国家进口，成本较高。在保证瓜尔胶交联性能的情况下，希望通过降低瓜尔胶的浓度的方法降低成本，减少对于进口瓜尔胶的依赖，因此开发低浓度瓜胶压裂液体系成为急需解决的问题。

目前使用较多的瓜尔胶交联剂多为含硼交联试剂，其中以硼酸和硼砂较为常见。无机硼源可以对低浓度瓜尔胶实现及高效率的交联，但是同时也存在交联速率不可控、施工工艺复杂等局限性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明公开了一种聚醚-聚胺多硼酸骨架交联剂的制备方法与应用。

技术方案：聚醚-聚胺多硼酸骨架交联剂的制备方法，以质量份计，包括下列步骤：

(1)、将多元醇、丙烯腈、无机碱、水混合均匀，然后再在氮气保护下回流反应，制备多氰乙基聚甘油醚；

(2)、将多氰乙基聚甘油醚在雷尼镍催化剂、氢气氛围下还原得到超枝状聚亚胺分子；

(3)、将超枝状聚亚胺分子与硼酸酯进行酯交换反应，得到聚醚-聚亚胺多硼酸酯；

(4)、将步骤(3)得到的聚醚-聚亚胺多硼酸酯溶于有机溶剂中，然后再向其中加入氢氧化钠水溶液，水解后进行后处理即得到聚醚-聚胺多硼酸骨架交联剂。

进一步地，以质量份计算，步骤(1)包括以下步骤：

(11)、将61～368份多元醇、106～2120份丙烯腈和4～170份无机碱加入900～1100份水中，室温下搅拌2～48小时后得到混合溶液；

(12)、将混合溶液在氮气保护下回流反应1～24小时得到反应液；

(13)、待反应液冷却后抽滤，滤饼依次用200～1000份水，200～1600份有机溶剂洗涤后，即得到多氰乙基聚甘油醚。

更进一步地，步骤(11)中所述多元醇为甘油或聚甘油。

更进一步地，所述聚甘油包括二聚甘油、三聚甘油、五聚甘油、十聚甘油，优选括二聚甘油。

更进一步地，无机碱为碳酸钠、碳酸锂、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、亚硝酸钠、硫化钠中的一种。

更进一步地，步骤(13)中的有机溶剂为正己烷、正辛烷、正庚烷、正壬烷中的一种。

进一步地，步骤(2)包括以下步骤：

(21)、将步骤(1)得到的多氰乙基聚甘油醚溶于1500～2500份的甲醇溶中，加入8～20质量份的雷尼镍催化剂，置于高压釜中；