一种酸性清洁压裂液及其制备方法与流程

本发明涉及一种酸性清洁压裂液及其制备方法，属石油行业采油工程技术领域。

背景技术：

酸性清洁压裂液是可在酸性条件下成胶并能有效携砂和输送支撑剂的压裂液，通常由表面活性剂、酸液(一种或几种的混合液)、少量助剂组成。酸性清洁压裂液实现了酸蚀与携砂同步进行，可在储层段形成更长且多支的酸蚀-支撑复合裂缝，提高油气井增产效果。同时消除了传统碱性压裂液与岩层反应生成不溶沉淀物以及在施工设备表面结垢等弊病。

目前关于酸性清洁压裂液的研究已有一些报道，例如文献(石油天然气学报，2010，32卷，6期，135-138)公开了一种酸性清洁压裂液及其制备方法，它是由1.5％粘弹性两性表面活性剂(chj-22)、0.4％少量阳离子表面活性剂(zj-1)、10％盐酸(或复合酸)、1％无机盐、0.5％酸液缓蚀剂和水组成。文献(钻采工艺，2016，39卷，3期，103-105)报道了一种酸性清洁压裂液及其制备方法，它是由2％超支化聚合物活性剂cp-1、0.5％两性双子表面活性剂gw-1、8％盐酸、0.4％铁离子稳定剂gy-1和水组成。上述酸性压裂液虽然可以应用于碳酸盐油藏开发，但是也存在着一些不足：配制酸性清洁压裂液时需要多种添加剂，配液工作量大，时间长，成本高；现有酸性清洁压裂液中酸液浓度偏低(hcl浓度一般为8％-10％)，对地层的酸化能力有限。因此，急需对酸性清洁压裂液的配方以及制备方法进行改进，同时需进一步提高酸液浓度以增强酸化效果，满足现场施工压裂需求。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种对地层的酸化能力强、耐温耐剪切性能好，携砂性能好，便于使用的酸性清洁压裂液；另一目的在于提供其制备方法。

为实现本发明目的，本发明技术方案如下：

所述酸性清洁压裂液通过如下方法制备而成：

1)将两种有机酸与n,n-二甲氨基类化合物混合均匀后，加入固体超强碱催化剂，加热至90-140℃，反应得到中间体；

2)将步骤(1)得到的中间体与卤代醇在混合溶剂中混合均匀后，加热至60-80℃，反应得到双子表面活性剂；

3)按照如下配比混合搅拌得到酸性清洁压裂液，各组份以质量百分比计：步骤(2)得到的双子表面活性剂0.5-1％、盐酸20％、其余为水；

所述有机酸1选：r1cooh，其中r1为苯基，环己基，cnh2n+1，n＝14-22；

所述有机酸2选：r2cooh，其中r2为c9h18＝c12h23,c7h14＝c8h15,ch3(ch2)5chohch2ch＝c8h15,c5h10＝c8h15,ch3(ch2)7ch＝ch(ch2)7；

所述的n,n-二甲氨基类化合物的结构式为：

r2n(ch3)2

所述的固体超强碱催化剂选kf/al2o3、k/mgo、na/mgo、k/γ-al2o3、kno3/al2o3、kno3/zro2、na/naoh/γ-al2o3、kco3/γ-al2o3或kco3/zro2；

所述的卤代醇选1,3-二氯-2-丙醇，1,3-二溴-2-丙醇；

步骤(2)所述的混合溶剂为乙醇或异丙醇与水组合；

所述有机酸:n,n-二甲氨基类化合物的投料摩尔比选1:0.2-0.6；

所述有机酸:固体超强碱催化剂的投料摩尔比选10-60:1；

所述有机酸:卤代醇的投料摩尔比选0.2-1.2:1；

步骤(2)所述混合溶剂的加入质量为反应物总质量的10-20％。

本发明优点在于：(1)所制备的酸性清洁压裂液酸液浓度高(hcl浓度为20％)，对地层的酸化能力强。(2)所制备酸性清洁压裂液的耐温性能好，在140℃时仍然保持着良好的性能，能够满足高温油气田的使用要求。(3)传统的酸性清洁压裂液通常会使用多种添加剂，且双子表面活性剂含量高，导致现场配液工作量大，时间长，成本高；而本发明的酸性清洁压裂液的双子表面活性剂含量小(0.5-1％)，配液过程简单，使用方便，成本低。(4)对配液水质无特殊要求，现场使用时可以直接使用地层水进行速配。(5)携砂性能好；(6)遇地层油水即可破胶，无需再加入破胶剂，破胶液粘度低，无残渣，无滤饼，对底层无伤害。

附图说明

图1为本发明酸性清洁压裂液的表观粘度与剪切时间的关系。

图2为本发明酸性清洁压裂液的表观粘度与温度的关系。

具体实施方式

以下的实施案例将对本发明进行更为全面的描述。

实施例1

按摩尔配比:硬脂酸:芥酸:2-氨基-n,n-二甲基乙酰胺:kf/γ-al2o3＝1:2:1:0.3，硬脂酸:芥酸:l,3-二氯-2-丙醇＝1:2:3备好原料，混合溶剂为v乙醇:v水＝1:1。

在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计以及油浴加热条件下的反应釜中，按以上摩尔配比加入硬脂酸、芥酸、2-氨基-n,n-二甲基乙酰胺以及kf/γ-al2o3，搅拌升温至90℃，保持温度反应8小时，冷却至室温，得到中间体。将中间体和l,3-二氯-2-丙醇在混合溶剂中混合均匀，搅拌升温至70℃，保持温度反应6小时，冷却至室温，所得红棕色液体即为本发明双子表面活性剂。

按照如下配比混合搅拌得到酸性清洁压裂液y1，各组份以质量百分比计：本发明双子表面活性剂0.8％、盐酸20％、其余为水。

实施例2

按摩尔配比：软脂酸:芥酸:4-氨基-n,n-二甲基苯胺:k/γ-al2o3＝1:1:1:0.1，软脂酸:芥酸:l,3-二溴-2-丙醇＝1:1:2备好原料，混合溶剂为v异丙醇:v水＝1:1.5。

在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计以及油浴加热条件下的反应釜中，按以上摩尔配比加入软脂酸、芥酸、4-氨基-n,n-二甲基苯胺以及k/γ-al2o3，搅拌升温至110℃，保持温度反应10小时，冷却至室温，得到中间体。将中间体和l,3-二溴-2-丙醇在混合溶剂中混合均匀，搅拌升温至80℃，保持温度反应8小时，冷却至室温，所得红棕色液体即为本发明双子表面活性剂。

按照如下配比混合搅拌得到酸性清洁压裂液y2，各组份以质量百分比计：本发明双子表面活性剂0.5％、盐酸20％、其余为水。

实施例3

按摩尔配比：苯甲酸:油酸:4-甲基-n,n-二甲基苯乙酰胺:kco3/γ-al2o3＝1:2:1:0.3，苯甲酸:油酸:l,3-二溴-2-丙醇＝1:2:4备好原料，混合溶剂为v乙醇:v水＝1.5:1。

在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计以及油浴加热条件下的反应釜中，按以上摩尔配比加入苯甲酸、油酸、4-甲基-n,n-二甲基苯乙酰胺以及kco3/γ-al2o3，搅拌升温至100℃，保持温度反应12小时，冷却至室温，得到中间体。将中间体和l,3-二溴-2-丙醇在混合溶剂中混合均匀，搅拌升温至60℃，保持温度反应12小时，冷却至室温，所得红棕色液体即为本发明双子表面活性剂。

按照如下配比混合搅拌得到酸性清洁压裂液y3，各组份以质量百分比计：本发明双子表面活性剂1％、盐酸20％、其余为水。

应用例1

以清洁压裂液y1为例对其进行性能评价。

清洁压裂液体系属粘弹性表面活性剂压裂体系，其技术标准采用sy/t6376-2008《压裂液通用技术条件》中的表4(粘弹性表活剂压裂液通用技术指标)、sy/5107-2005《水基压裂液性能评价方法》。

1.流变性能

使用rv-20流变仪对酸性清洁压裂液的剪切稳定性进行评价。图1为分别在50、80和120℃下，以170s^-1剪切2h的压裂液的粘度变化。由图1可见，在50和80℃和120℃条件下酸性清洁压裂液具有较好的耐剪切能力，粘度随时间变化较小。通过在3种温度条件下对酸性清洁压裂液的抗剪切性能测试可知，在一定的剪切速率下其表观粘度随时间的变化较小，下降平缓，因此该压裂液的抗剪切性能良好，能满足要求。

2.抗温性能

使用rv-20流变仪在剪切速率为170s^-1的条件下，对酸性清洁压裂液的抗温性进行评价。酸性清洁压裂液的表观粘度随温度升高的变化曲线如图2所示。由图2可知，该酸性清洁压裂液的粘度先是随温度不断升高，其体系粘度不断迅速增加，在温度为70℃左右下粘度达到顶峰；70℃之后随着温度继续上升，粘度不断下降；升温到在140℃时黏度仍在30mpa·s以上，说明该酸性清洁压裂液具有较强的抗温能力。

3.携砂性能

采用静态悬砂实验表征本发明酸性清洁压裂液的携砂性能。将酸性清洁压裂液加热至50℃、80℃、120℃，恒温条件下按质量比加入30％的石英砂，观察下降速度，结果如表1所示。由表1可知，该酸性清洁压裂液体系具有较好的携砂性能。

表1本发明酸性清洁压裂液的携砂性能评价

4.破胶性能

该酸性清洁压裂液遇地层油水即可破胶，无需再加入破胶剂，破胶液粘度低，无残渣，无滤饼，对底层无伤害。室内试验可通过加入1:1的煤油或4％乙二醇单丁醚使酸性清洁压裂液破胶。