一种具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活性剂及其在压裂液中的应用的制作方法

1.本发明涉及压裂液稠化剂制备技术领域，该压裂液稠化剂为黏弹 性表面活性剂，进一步的，该黏弹性表面活性剂具有二氧化碳刺激响 应增黏特性，用于天然气、煤层气等的水力压裂；具体涉及一种具有 二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活性剂在压裂液中的应用。


背景技术：

2.在压裂过程中，压裂液作为传递压力、输送支撑剂的载体，它的 性能影响着整个压裂施工的效果。聚合物压裂液体系如硼交联的胍胶 及其衍生物压裂液是目前应用最为广发的压裂液体系。然而，多年的 现场应用及研究发现，大分子吸附堵塞地层渗流通道、破胶液残渣堵 塞支撑剂填充层以及滤饼伤害，是以胍胶及其衍生物作为稠化剂的压 裂液影响压裂改造效率的三种主要表现形式。近十几年来，人们针对 这几方面的问题做了大量的研究工作，但大分子吸附堵塞及碱性流体 侵入伤害等问题仍然没有得到很好的解决。以黏弹性表面活性剂为稠 化剂的清洁压裂液体系的出现成功解决了上述问题，但现有的常规的 黏弹性表面活性剂在天然气、煤层气等气井压裂时无法自动破胶。另 外，随着国家对于全球生态环境变化的重视以及积极应对，提出了“碳 达峰，碳中和”的规划目标，进行节能减排。对二氧化碳封存等成为 新兴的研究。
3.因此，本发明，提供了一种在二氧化碳刺激下能够响应增黏的表 面活性剂。在提高表面活性剂作稠化剂制备清洁压裂液的黏弹性同时， 不仅能够消耗二氧化碳，封存二氧化碳，减少排放，而且形成的清洁 压裂液显酸性，可以溶蚀部分地层中的无机堵塞物。此外，该响应型 清洁压裂液，在压裂时能通过置换作用置换出地层中的一些ch4，并 降低黏度，实现破胶，顺利排出。


技术实现要素：

4.为了，响应国家“碳达峰，碳中和”规划目标，本发明提供了一种 具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活性剂制备及其应用方法。本 发明不仅可以提高表面活性剂溶液黏弹性，还可以消耗二氧化碳，降 低二氧化碳排放，有利于“碳达峰，碳中和”规划目标。
5.本发明提供的具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活性剂的 方案如下：
6.一种具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活性剂，具有以下结 构通式：
[0007][0008]
其中，r1为碳原子数为17-21的不饱和烃链。
[0009]
本发明提供的表面活性剂亲水基团中存在一个季胺基团和一个 叔胺基团，季胺基团使得制备的该表面活性剂快速的在水溶液中溶解， 叔胺基团使得该表面活性剂能在二氧化碳刺激下响应增黏。
[0010]
本发明具有以下有益效果：
[0011]
采用本发明提供的具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活性 剂能够通过二氧化碳增黏，形成酸性压裂液。
[0012]
本发明提供的二氧化碳增黏型压裂液可以通过气体置换作用实 现破胶，克服了清洁压裂液在气藏压裂中无法自动破胶的问题。
[0013]
本发明形成的酸性压裂液能够溶蚀部分地层中的无机堵塞物，提 高储层基质渗透率。
[0014]
本发明形成的二氧化碳增黏型压裂液可以实现二氧化碳的封存， 缓解温室效应。
[0015]
本发明形成的二氧化碳增黏型压裂液中的二氧化碳可以置换地 层中的天然气，从而提高天然气产量。
附图说明
[0016]
无。
具体实施方式
[0017]
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发 明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照 常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商 者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0018]
实施例1
[0019]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，并对配制的溶液进行黏度测试，
其测试黏度小于5mpa
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s。 其中黏度测试包括，未通入二氧化碳的溶液进行黏度测试，以及对向 配制的溶液中通入二氧化碳，其中通入二氧化碳的时间为3分钟，黏 度测试结果为30mpa
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s。
[0020]
实施例2
[0021]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，并对配制的溶液进行黏度测试，其测试黏度小于5mpa
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s。 其中黏度测试包括，未通入二氧化碳的溶液进行黏度测试，以及对向 配制的溶液中通入二氧化碳，其中通入二氧化碳的时间为5分钟，黏 度测试结果为51mpa
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s。
[0022]
实施例3
[0023]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，并对配制的溶液进行黏度测试，其测试黏度小于5mpa
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s。 其中黏度测试包括，未通入二氧化碳的溶液进行黏度测试，以及对向 配制的溶液中通入二氧化碳，其中通入二氧化碳的时间为8分钟，黏 度测试结果为84mpa
·
s。
[0024]
实施例4
[0025]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，交替通入二氧化碳和ch4。其中，二氧化碳的通入时长为 8分钟，然后进行黏度测试，然后再向该溶液中通入ch4后，通入的 时长为4分钟，并再对该溶液进行黏度测试。通入二氧化碳的溶液黏 度为84mpa
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s，通入ch4后的溶液零剪切黏度为27mpa
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s。
[0026]
实施例5
[0027]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，交替通入二氧化碳和ch4。其中，二氧化碳的通入时长为 8分钟，然后进行黏度测试，然后再向该溶液中通入ch4后，通入的 时长为8分钟，黏度测试。通入二氧化碳的溶液黏度为84mpa
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s，通 入ch4后的溶液零剪切黏度为12mpa
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s。
[0028]
实施例6
[0029]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，交替通入二氧化碳和ch4。其中，二氧化碳的通入时长为 8分钟，然后进行黏度测试，然后再向该溶液中通入ch4后，通入的 时长为12分钟，并再对该溶液进行黏度测试。通入二氧化碳的溶液 黏度为84mpa
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s，通入ch4后的溶液零剪切黏度为3mpa
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s。
[0030]
实施例7
[0031]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，交替通入二氧化碳和n2。其中，二氧化碳的通入时长为8 分钟，然后进行黏度测试，然后再向该溶液中通入ch4后，通入的时 长为4分钟，并再对该溶液进行黏度测试。通入二氧化碳的溶液黏度 为84mpa
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s，通入n2后的溶液零剪切黏度为33mpa
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s。
[0032]
实施例8
[0033]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，交替通入二氧化碳和n2。其中，二氧化碳的通入时长为8 分钟，然后进行黏度测试，然后再向该溶液中通入ch4后，通入的时 长为8分钟，并再对该溶液进行黏度测试。通入二氧化碳的溶液黏度 为84mpa
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s，通入n2后的溶液零剪切黏度为15mpa
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s。
[0034]
实施例9
[0035]
将权利要求1中所述具有二氧化碳刺激响应增黏特性的表面活 性剂用作稠化剂，制备清洁压裂液时，将其与水100：(3-5)比例混 合并溶解，交替通入二氧化碳和n2。其中，二氧化碳的通入时长为8 分钟，然后进行黏度测试，然后再向该溶液中通入ch4后，通入的时 长为4分钟，并再对该溶液进行黏度测试。通入二氧化碳的溶液黏度 为84mpa
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s，通入n2后的溶液零剪切黏度为4.2mpa
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s。