一种低聚表面活性剂清洁压裂液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田压裂增产技术领域，特别涉及一种低聚表面活性剂清洁压裂液 及其制备方法，是一种低聚多烷基多季铵盐阳离子表面活性剂的合成工艺，适用于中低温 (60°C~80°C)地层的清洁压裂。
【背景技术】
[0002] 伴随着越来越多的低渗透油气藏的发现，开发先进、成熟、适应、配套的储层改造 技术至关重要。由于低渗透油气藏储层的特殊性，其渗流特征与中、高渗透性储层的渗流特 征明显不同，低渗透多孔介质中的流体渗流存在着启动压力，渗流阻力大，且呈非线性流动 特征，再加上低渗透储层非均质性强，存在应力敏感性等难点，导致单井产量低，稳产难度 大，驱替效率低，从而大大地增加了低渗透油气藏的开采难度。
[0003] 水力压裂已成为低渗透油气藏的最主要增产技术手段，而压裂液是压裂成功的关 键因素之一，其性能的好坏直接影响压裂技术的施工质量和效果，因此压裂液应具备良好 的携砂性能、较小的摩阻，较低的滤失系数，良好的配伍性，在完成施工后能迅速破胶，并且 压裂液返排后在地层残留物质较少，现场易操作，成本低廉。实验研宄表明，低渗透储层的 开发对于压裂液要求更高，压裂液破胶不彻底及破胶液中的黏滞阻力和大分子物质是造成 低渗透储层伤害的主要因素之一，它严重地影响了水力压裂的效果。因此，低渗透油气藏压 裂改造需要针对储层特点，开展与储层相适应的压裂工艺配套技术研宄，主要包括储层特 征分析、压裂工艺参数优化、支撑剂性能评价、储层伤害机理及低伤害压裂液体系开发等。
[0004] 目前国内外常用的压裂液仍以交联胍胶或者改性胍胶体系为主，以交联聚合物或 者清洁压裂液为辅，但交联胍胶或者改性胍胶体系现场施工工艺复杂，需要加入交联剂、助 排剂及破胶剂等；由于胍胶是从瓜尔豆的胚乳中提取出的一种非离子型半乳甘露聚糖，因 此在配制基液时需要加入杀菌剂来防止微生物发酵；破胶后残渣含量较高，对储层伤害较 大等缺点；交联聚合物存在着破胶困难对地层伤害较大等不足。
[0005] Gemini表面活性剂是一种近年来发展和应用较快的一类新型表面活性剂，其结构 与常规表面活性剂分子有所不同，含有两个亲水基团和两个亲油基团，与常规表面活性剂 分子相比，双子表面活性剂具有更低的临界胶束浓度、更低表界面张力以及较好的耐温性 能，在开发油气井清洁压裂液方面具有较大的潜力。但Gemini型表面活性剂多存在成本 高、合成时间长且难以控制的缺点。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低聚表面活性剂清洁 压裂液及其制备方法，先合成一种新型多烷基多季铵盐的Gemini阳离子表面活性剂，并以 该表面活性剂为主剂制备了一种低聚表面活性剂清洁压裂液，该表面活性剂具有合成工艺 简单、成本较低等优点，以该低聚表面活性剂配制的清洁压裂液体系具有配制简单、安全、 环保等特点。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0008] -种低聚表面活性剂清洁压裂液，由下述组分按质量百分比组成：
【主权项】
1. 一种低聚表面活性剂清洁压裂液，其特征在于，由下述组分按质量百分比组成：
所述的低聚多烷基多季铵盐阳离表面活性剂，分子式如下：
其中为烷基、酰胺基烷基，Ri包含16到26个碳原子，且其是直链的饱和或不饱和 的长链烷基，或者是支链的饱和或不饱和的长链烷基；R2为甲基、乙基或羟乙基；为C厂或 Br"; 所述无机反离子为氯化钾、氯化钠、氯化铵的水溶液中的一种或数种任意比例的混合 物； 所述的有机反离子为水杨酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基 氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或数种任意比例的混合物； 所述的助溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、OP-IO的一种或数种任意比例的混合物。
2. -种低聚表面活性剂清洁压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、称取12~18质量份的二乙胺于反应容器中，滴加30~35质量份的6mol/L 盐酸，及35~45质量份的环氧氯丙烷，然后加入30~50质量份的水，升温至80°C搅拌反 应I. 5h后可得中间体A; 步骤二、取40~60质量份的中间体A加入反应器中，加稀盐酸调至PH值为6. 5~7. 0，
是直链的饱和或不饱和的长链烷基，或者是支链的饱和或不饱和的长链烷基；R2为甲基、乙 基或羟乙基；再加入50~100质量份的水，在回流状态下反应2h; 步骤三、将步骤二制备的粗产物经减压蒸馏、重结晶提纯后可得低聚多烷基多季铵盐 阳离表面活性剂； 步骤四、将质量比〇. 5%~5%低聚多烷基多季铵盐阳离表面活性剂和0. 5%~2%助 溶剂充分溶解于83 %~97 %水中，然后再加入质量比1 %~5 %无机反离子和1 %~5 %有 机反离子，搅拌30s~90s后即可得到低聚表面活性剂清洁压裂液，所述无机反离子为氯化 钾、氯化钠、氯化铵的水溶液中的一种或数种任意比例的混合物；所述的有机反离子为水杨 酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化 铵中的一种或数种任意比例的混合物；所述的助溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、OP-IO 的一种或数种任意比例的混合物。
【专利摘要】一种低聚表面活性剂清洁压裂液及其制备方法，压裂液由下述组分按质量百分比组成：低聚多烷基多季铵盐阳离表面活性剂0.5％～5％；无机反离子1％～5％；有机反离子1％～5％；助溶剂0.5％～2％；水83％～97％，制备时先制备低聚多烷基多季铵盐阳离表面活性剂，再将低聚多烷基多季铵盐阳离表面活性剂和助溶剂充分溶解于水中，然后再加入无机反离子和有机盐酸反离子，搅拌后即可得到低聚表面活性剂清洁压裂液；与现有的黏弹性表面活性剂清洁压裂液所使用的表面活性剂相比，本发明合成的低聚多烷基多季铵盐表面活性剂具有合成工艺简单、合成周期短的优点。
【IPC分类】C09K8-68
【公开号】CN104710974
【申请号】CN201510158442
【发明人】杨县超, 董晓军, 李善建, 惠建军, 孟凡宁, 张明, 罗立锦
【申请人】杨县超, 董晓军, 李善建, 惠建军, 孟凡宁, 张明, 罗立锦
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月3日