一種低聚表面活性劑清潔壓裂液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田壓裂增產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低聚表面活性劑清潔壓裂液 及其制備方法，是一種低聚多烷基多季銨鹽陽離子表面活性劑的合成工藝，適用于中低溫 (60°C~80°C)地層的清潔壓裂。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著越來越多的低滲透油氣藏的發(fā)現(xiàn)，開發(fā)先進(jìn)、成熟、適應(yīng)、配套的儲(chǔ)層改造 技術(shù)至關(guān)重要。由于低滲透油氣藏儲(chǔ)層的特殊性，其滲流特征與中、高滲透性儲(chǔ)層的滲流特 征明顯不同，低滲透多孔介質(zhì)中的流體滲流存在著啟動(dòng)壓力，滲流阻力大，且呈非線性流動(dòng) 特征，再加上低滲透儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，存在應(yīng)力敏感性等難點(diǎn)，導(dǎo)致單井產(chǎn)量低，穩(wěn)產(chǎn)難度 大，驅(qū)替效率低，從而大大地增加了低滲透油氣藏的開采難度。
[0003] 水力壓裂已成為低滲透油氣藏的最主要增產(chǎn)技術(shù)手段，而壓裂液是壓裂成功的關(guān) 鍵因素之一，其性能的好壞直接影響壓裂技術(shù)的施工質(zhì)量和效果，因此壓裂液應(yīng)具備良好 的攜砂性能、較小的摩阻，較低的濾失系數(shù)，良好的配伍性，在完成施工后能迅速破膠，并且 壓裂液返排后在地層殘留物質(zhì)較少，現(xiàn)場易操作，成本低廉。實(shí)驗(yàn)研宄表明，低滲透儲(chǔ)層的 開發(fā)對于壓裂液要求更高，壓裂液破膠不徹底及破膠液中的黏滯阻力和大分子物質(zhì)是造成 低滲透儲(chǔ)層傷害的主要因素之一，它嚴(yán)重地影響了水力壓裂的效果。因此，低滲透油氣藏壓 裂改造需要針對儲(chǔ)層特點(diǎn)，開展與儲(chǔ)層相適應(yīng)的壓裂工藝配套技術(shù)研宄，主要包括儲(chǔ)層特 征分析、壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化、支撐劑性能評價(jià)、儲(chǔ)層傷害機(jī)理及低傷害壓裂液體系開發(fā)等。
[0004] 目前國內(nèi)外常用的壓裂液仍以交聯(lián)胍膠或者改性胍膠體系為主，以交聯(lián)聚合物或 者清潔壓裂液為輔，但交聯(lián)胍膠或者改性胍膠體系現(xiàn)場施工工藝復(fù)雜，需要加入交聯(lián)劑、助 排劑及破膠劑等；由于胍膠是從瓜爾豆的胚乳中提取出的一種非離子型半乳甘露聚糖，因 此在配制基液時(shí)需要加入殺菌劑來防止微生物發(fā)酵；破膠后殘?jiān)枯^高，對儲(chǔ)層傷害較 大等缺點(diǎn)；交聯(lián)聚合物存在著破膠困難對地層傷害較大等不足。
[0005] Gemini表面活性劑是一種近年來發(fā)展和應(yīng)用較快的一類新型表面活性劑，其結(jié)構(gòu) 與常規(guī)表面活性劑分子有所不同，含有兩個(gè)親水基團(tuán)和兩個(gè)親油基團(tuán)，與常規(guī)表面活性劑 分子相比，雙子表面活性劑具有更低的臨界膠束濃度、更低表界面張力以及較好的耐溫性 能，在開發(fā)油氣井清潔壓裂液方面具有較大的潛力。但Gemini型表面活性劑多存在成本 高、合成時(shí)間長且難以控制的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種低聚表面活性劑清潔 壓裂液及其制備方法，先合成一種新型多烷基多季銨鹽的Gemini陽離子表面活性劑，并以 該表面活性劑為主劑制備了一種低聚表面活性劑清潔壓裂液，該表面活性劑具有合成工藝 簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，以該低聚表面活性劑配制的清潔壓裂液體系具有配制簡單、安全、 環(huán)保等特點(diǎn)。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0008] -種低聚表面活性劑清潔壓裂液，由下述組分按質(zhì)量百分比組成：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低聚表面活性劑清潔壓裂液，其特征在于，由下述組分按質(zhì)量百分比組成：
所述的低聚多烷基多季銨鹽陽離表面活性劑，分子式如下：
其中為烷基、酰胺基烷基，Ri包含16到26個(gè)碳原子，且其是直鏈的飽和或不飽和 的長鏈烷基，或者是支鏈的飽和或不飽和的長鏈烷基；R2為甲基、乙基或羥乙基；為C廠或 Br"; 所述無機(jī)反離子為氯化鉀、氯化鈉、氯化銨的水溶液中的一種或數(shù)種任意比例的混合 物； 所述的有機(jī)反離子為水楊酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基 氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨中的一種或數(shù)種任意比例的混合物； 所述的助溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、OP-IO的一種或數(shù)種任意比例的混合物。
2. -種低聚表面活性劑清潔壓裂液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、稱取12~18質(zhì)量份的二乙胺于反應(yīng)容器中，滴加30~35質(zhì)量份的6mol/L 鹽酸，及35~45質(zhì)量份的環(huán)氧氯丙烷，然后加入30~50質(zhì)量份的水，升溫至80°C攪拌反 應(yīng)I. 5h后可得中間體A; 步驟二、取40~60質(zhì)量份的中間體A加入反應(yīng)器中，加稀鹽酸調(diào)至PH值為6. 5~7. 0，
是直鏈的飽和或不飽和的長鏈烷基，或者是支鏈的飽和或不飽和的長鏈烷基；R2為甲基、乙 基或羥乙基；再加入50~100質(zhì)量份的水，在回流狀態(tài)下反應(yīng)2h; 步驟三、將步驟二制備的粗產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾、重結(jié)晶提純后可得低聚多烷基多季銨鹽 陽離表面活性劑； 步驟四、將質(zhì)量比〇. 5%~5%低聚多烷基多季銨鹽陽離表面活性劑和0. 5%~2%助 溶劑充分溶解于83 %~97 %水中，然后再加入質(zhì)量比1 %~5 %無機(jī)反離子和1 %~5 %有 機(jī)反離子，攪拌30s~90s后即可得到低聚表面活性劑清潔壓裂液，所述無機(jī)反離子為氯化 鉀、氯化鈉、氯化銨的水溶液中的一種或數(shù)種任意比例的混合物；所述的有機(jī)反離子為水楊 酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化 銨中的一種或數(shù)種任意比例的混合物；所述的助溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、OP-IO 的一種或數(shù)種任意比例的混合物。
【專利摘要】一種低聚表面活性劑清潔壓裂液及其制備方法，壓裂液由下述組分按質(zhì)量百分比組成：低聚多烷基多季銨鹽陽離表面活性劑0.5％～5％；無機(jī)反離子1％～5％；有機(jī)反離子1％～5％；助溶劑0.5％～2％；水83％～97％，制備時(shí)先制備低聚多烷基多季銨鹽陽離表面活性劑，再將低聚多烷基多季銨鹽陽離表面活性劑和助溶劑充分溶解于水中，然后再加入無機(jī)反離子和有機(jī)鹽酸反離子，攪拌后即可得到低聚表面活性劑清潔壓裂液；與現(xiàn)有的黏彈性表面活性劑清潔壓裂液所使用的表面活性劑相比，本發(fā)明合成的低聚多烷基多季銨鹽表面活性劑具有合成工藝簡單、合成周期短的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C09K8-68
【公開號(hào)】CN104710974
【申請?zhí)枴緾N201510158442
【發(fā)明人】楊縣超, 董曉軍, 李善建, 惠建軍, 孟凡寧, 張明, 羅立錦
【申請人】楊縣超, 董曉軍, 李善建, 惠建軍, 孟凡寧, 張明, 羅立錦
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月3日