多角笼形立体防乳破乳剂及其制备方法和变粘滑溜水体系与流程

本发明涉及油田化学品领域，具体涉及多角笼形立体防乳破乳剂及其制备方法和变粘滑溜水体系。

背景技术：

1、页岩油是一种渗透率极低的暗色泥页岩与泥质粉砂岩夹层中的石油，主要储存在裂缝、孔隙空间中，页岩油具有特低渗透、连续型油藏、特低孔、无运移等特点，页岩油的生产周期比较长，油质较轻、储层致密。页岩油资源丰富，在世界许多地区都有分布，据全球油页岩资源现状，将其折算成页岩油，可以达到4000多亿吨，相当于世界石油储量的3倍。

2、目前，用于页岩气、致密气等非常规气藏的滑溜水体系在侏罗系页岩油储层的适应性有待进一步加强，特别滑溜水与储层流体之间的防乳破乳性能尤为重要。因此针对页岩油储层体积压裂需要具备防乳破乳功能的变粘滑溜水体系，来解决页岩油储层开发降阻、增粘、防乳破乳等系列问题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供多角笼形立体防乳破乳剂及其制备方法和变粘滑溜水体系，防乳破乳剂为多角笼形立体结构，具备高效的防乳破乳性能，基于该防乳破乳剂形成的变粘滑溜水体系的降阻率大于75％，粘度在2～120mpa·s之间可变可调，破乳率大于95％，防膨率大于80％，杀菌率大于99％，表面张力小于28mn/m，界面张力小于1×10-3mn/m，破胶液粘度小于3mpa·s，能够适用于页岩油储层体积压裂加砂施工作业。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明提供一种多角笼形立体防乳破乳剂，所述防乳破乳剂的化学结构式如下所示；

4、

5、其中，a、b均为1～1000之间的任一整数。

6、进一步地，在所述的多角笼形立体防乳破乳剂中，所述防乳破乳剂主要包括以下原料制成：丙烯酰胺、阳离子添加剂、香茅醛、羧酸类空间结构形成剂和硅氧烷类空间结构形成剂；

7、其中，丙烯酰胺、阳离子添加剂、香茅醛、羧酸类空间结构形成剂和硅氧烷类空间结构形成剂的质量比为(10～15)：(0.8～1.8)：(12～20)：(190～205)：(20～28)。

8、进一步地，在所述的多角笼形立体防乳破乳剂中，所述阳离子添加剂包括：二氧化锆、氧氯化锆、乙酸锆、氯化锆、乙醇锆、硫酸锆、氢氧化锆和叔丁醇锆中的一种或多种。

9、进一步地，在所述的多角笼形立体防乳破乳剂中，所述羧酸类空间结构形成剂包括：1,3,5-环己烷三羧酸、1,2,4-环己烷三羧酸、环己烷-1,1-二羧酸、1,3,5-苯三羧酸和葡萄糖酸中的一种或者多种。

10、进一步地，在所述的多角笼形立体防乳破乳剂中，所述硅氧烷类空间结构形成剂包括：六甲基环三硅氧烷、八甲基环三硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种。

11、本发明还提供上述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法，包括：

12、将丙烯酰胺、阳离子添加剂和香茅醛在有机溶剂中混合，在铂催化剂作用下反应生成酰胺-醚支化高聚物；

13、将酰胺-醚支化高聚物与羧酸类空间结构形成剂和硅烷类空间结构形成剂在有机溶剂中混合，生成所述多角笼形立体防乳破乳剂。

14、进一步地，在所述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法中，所述有机溶剂包括：乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃和二氧六环中的一种或者多种。

15、进一步地，在所述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法中，制备所述酰胺-醚支化高聚物的反应温度为20℃～90℃，反应时间为4h～8h；

16、优选地，制备所述多角笼形立体防乳破乳剂的反应温度为40℃～80℃，反应时间为3h～6h。

17、本发明还提供一种变粘滑溜水体系，主要包括以下质量百分比的原料制成：降阻增粘剂0.05wt％-1wt％、提采表面活性剂0.1wt％-0.5wt％、杀菌剂0.005wt％-0.01wt％、防乳破乳剂0.1wt％-0.5wt％和过硫酸铵0wt％-0.1wt％，其余量为水；

18、其中，所述防乳破乳剂为上述的多角笼形立体防乳破乳剂，或上述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法制得的多角笼形立体防乳破乳剂。

19、进一步地，在所述的变粘滑溜水体系中，所述降阻增粘剂为聚丙烯酰胺悬浊液；其中，聚丙烯酰胺的含量35wt％～50wt％，聚丙烯酰胺的颗粒粒径100目～120目，聚丙烯酰胺的粘均分子量1800万～2500万；

20、优选地，所述提采表面活性剂包括：十二烷基磺基甜菜碱、十六烷基磺基甜菜碱、十六烷基三甲基苄基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯聚氧丙基醚中的一种或多种；

21、优选地，所述杀菌剂包括：十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、聚季铵盐、双氧水和戊二醛中的一种或多种。

22、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

23、1、本发明提供的多角笼形立体防乳破乳剂，含多角笼形立体防乳破乳剂通过立体多角笼型结构形成分子空间立体形态，增大单个分子中活性基团和正电子，从而增大分子对滑溜水破乳降乳能力。

24、2、本发明提供的多角笼形立体防乳破乳剂，含多角笼形立体防乳破乳剂结构中的酰胺基和聚醚基作为亲水亲油基团，降低油水界面张力和hlb值，可显著改善压裂液的防乳破乳性能。

25、3、本发明提供的多角笼形立体防乳破乳剂，侧链锆正离子可实现协助侧链插入水相，以破坏水油两相界面的扩散双电层，利于破乳，同时正电离子也有助于作为防膨剂，降低周围固体活液体的膨胀能力，利于维持破乳后的基本形态，最终可实现对储层粘土矿物、固体支撑剂等的防膨作用。

26、4、本发明提供的变粘滑溜水体系，该变粘滑溜水体系的降阻率大于75％，粘度在2～120mpa·s之间可变可调，破乳率大于99％，防膨率大于80％，杀菌率大于99％，表面张力小于28mn/m，界面张力小于1×10-3mn/m，破胶液粘度小于3mpa·s，能够满足页岩油储层大规模体积压裂所需的降阻、增粘、防乳破乳、携砂等性能。

技术特征：

1.一种多角笼形立体防乳破乳剂，其特征在于，所述防乳破乳剂的化学结构式如下所示；

2.根据权利要求1所述的多角笼形立体防乳破乳剂，其特征在于，所述防乳破乳剂主要包括以下原料制成：丙烯酰胺、阳离子添加剂、香茅醛、羧酸类空间结构形成剂和硅氧烷类空间结构形成剂；

3.根据权利要求2所述的多角笼形立体防乳破乳剂，其特征在于，所述阳离子添加剂包括：二氧化锆、氧氯化锆、乙酸锆、氯化锆、乙醇锆、硫酸锆、氢氧化锆和叔丁醇锆中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的多角笼形立体防乳破乳剂，其特征在于，所述羧酸类空间结构形成剂包括：1,3,5-环己烷三羧酸、1,2,4-环己烷三羧酸、环己烷-1,1-二羧酸、1,3,5-苯三羧酸和葡萄糖酸中的一种或者多种。

5.根据权利要求2所述的多角笼形立体防乳破乳剂，其特征在于，所述硅氧烷类空间结构形成剂包括：六甲基环三硅氧烷、八甲基环三硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或者多种。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括：乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃和二氧六环中的一种或者多种。

8.根据权利要求6所述的多角笼形立体防乳破乳剂的制备方法，其特征在于，制备所述酰胺-醚支化高聚物的反应温度为20℃～90℃，反应时间为4h～8h；

9.一种变粘滑溜水体系，其特征在于，主要包括以下质量百分比的原料制成：降阻增粘剂0.05wt％-1wt％、提采表面活性剂0.1wt％-0.5wt％、杀菌剂0.005wt％-0.01wt％、防乳破乳剂0.1wt％-0.5wt％和过硫酸铵0wt％-0.1wt％，其余量为水；

10.根据权利要求9所述的变粘滑溜水体系，其特征在于，所述降阻增粘剂为聚丙烯酰胺悬浊液；其中，聚丙烯酰胺的含量35wt％～50wt％，聚丙烯酰胺的颗粒粒径100目～120目，聚丙烯酰胺的粘均分子量1800万～2500万；

技术总结
本发明公开了一种多角笼形立体防乳破乳剂及其制备方法和变粘滑溜水体系，属于油田化学品领域。多角笼形立体防乳破乳剂主要包括以下原料制成：质量比为(10～15)：(0.8～1.8)：(12～20)：(190～205)：(20～28)的丙烯酰胺、阳离子添加剂、香茅醛、羧酸类空间结构形成剂和硅氧烷类空间结构形成剂。本发明提供的多角笼形立体防乳破乳剂，含多角笼形立体防乳破乳剂通过立体多角笼型结构形成分子空间立体形态，增大单个分子中活性基团和正电子，从而增大分子对滑溜水破乳降乳能力。

技术研发人员：许园,唐永帆,张鹏飞,张亚东
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5