专利名称：耐中高温粘弹性表面活性剂、清洁压裂液及制备方法
技术领域：
本发明属于油气田开发、煤层气开发过程中压裂增产措施的压裂液技术领域，具体涉及一种利用动植物油脂或废油脂为原料制备新型耐中高温粘弹性表面活性剂、利用该表面活性剂制备的清洁压裂液及表面活性剂的制备方法。
背景技术：
油脂是动物和植物油脂的总称，包括食用油脂如大豆油、花生油、玉米油、菜籽油等和用做饲料、润滑、油墨、涂料、制皂等工业领域的油脂如蓖麻油、桐油、亚麻油等。也包括食用油脂经食品生产经营单位使用后产生的不可再食用的油脂、餐饮业废弃油脂以及含油脂废水经油水分离器或者隔油池分离后产生的不可再使用的油脂。与通常食品级油脂不同，废油脂一般具有酸值高、颜色重、异味重及杂质多等特点，其结构组成变化较大但仍保持其甘油三酯结构，仍是化工行业可利用的一种资源，当前这些废油脂主要用作生产生物柴油以及混合高级脂肪酸。我国低渗透油气田广泛分布在全国的各个油区。其中探明储量较大的如大庆、辽河、大港、新疆、吉林、长庆、吐哈、胜利、中原等。低渗透油田最基本的特点就是流体渗透能力差、产能低，通常需要进行油藏改造才能维持正常生产。目前，压裂和酸化是改造低渗透油田的主要技术。压裂施工中的工作液即压裂液在压裂作业中起着重要的作用，压裂液的好坏是关系到压裂施工的成败和影响施工后增产效果的一个重要因素。目前国内外使用的压裂液有很多种，主要有水基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、油基压裂液和醇基压裂液等。其中水基压裂液因具有成本较低、配液方便等优点而得以最广泛地使用。水基压裂液其大致可分为(1)天然植物胶压裂液(2)纤维素压裂液(3)合成聚合物压裂液。上述几种压裂液体系，已在国内外各油田得到广泛的应用，但使用这些压裂液体系存在共同的缺陷就是压裂液破胶后返排率低，残留在裂缝中的聚合物将严重降低支撑剂充填层的渗透率，从而伤害产层，导致压裂效果变差。1997年，美国斯伦贝谢公司首次提出粘弹性表面活性剂基清洁压裂液，这种压裂液是由EHAC、异丙醇、氯化钾和氯化铵组成。清洁压裂液(或通常称为粘弹性表面活性剂压裂液体系，简称VES压裂液体系)与常规水基压裂液不同，不使用聚合物增稠，而主要由VES和其他添加剂构成，属于新一代压裂液。由于清洁压裂液无残渣、耐高温、粘度大、返排性更好，同时具有易于破胶、流变性好、携砂能力强等优点，在压裂施工中能够在目的油气层造成更理想的裂缝长度，保持压裂后较高的裂缝导流能力，既可以提高油气井的采收率，又能降低对地层的伤害，从而受到人们的广泛关注，新型VES压裂液的研究不断深入。当前的VES压裂液体系的一些突出问题，如(I)使用成本高，由于文献中报道的VES主要是季铵盐型或甜菜碱型，其合成需要以高级脂肪胺为原料，其产品成本较高。(2)抗温能力低(低于80°C)，不能适用于高温深层的油层改造。(3)合成工艺复杂。(4)压裂液体系组成复杂，需要助表面活性剂、电解质、反离子等多种组分，配制复杂。
发明内容
本发明提供了一种耐中高温粘弹性表面活性剂、清洁压裂液及制备方法，可以解决现有技术存在的压裂液体系耐温性差、成本较高且配制工艺复杂的问题。为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种耐中高温粘弹性表面活性剂，所述表面活性剂具有以下结构通式:
权利要求
1.一种耐中高温粘弹性表面活性剂，其特征在于:所述表面活性剂具有以下结构通式:
2.一种利用权利要求1所述粘弹性表面活性剂制备的清洁压裂液，其特征在于:所述压裂液具有以下质量百分比的配方:粘弹性表面活性剂1.5 6%，助表面活性剂0.4 2%，余量为水。
3.根据权利要求2所述的压裂液，其特征在于:所述助表面活性剂是含碳原子数为12 16的烷基磺酸盐、硫酸盐或苯磺酸盐，或是上述几种盐的混合物。
4.一种权利要求1所述耐中高温粘弹性表面活性剂的制备方法，其特征在于采用以下步骤: (1)将原料油脂与叔胺醇加入到反应釜中，加入催化剂，逐步升温到120 160°C，在此温度下反应5 10小时，其中油脂与叔胺醇的比例为100份:45 95份； (2)上述反应混合物升温至160 200°C，在20mmHg下反应2 6小时，反应结束后，反应混合物降温至室温，得到耐中高温粘弹性表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述油脂与叔胺醇的比例为100份:50 65份。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述油脂是大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、玉米油、葵花籽油、桐子油、棉花油、花椒油、猪油、鱼油、藻类油脂、黄连木油、乌柏树油、木油、茶树油中的一种或是上述几种的混合物。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述油脂是大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、玉米油、葵花籽油、桐子油、棉花油、花椒油、猪油、鱼油、藻类油脂、黄连木油、乌柏树油、木油、茶树油中的一种或多种产生的废油脂。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述叔胺醇具有以下结构通式:
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述催化剂为碱金属的氧化物、氢氧化物或烷氧化物，或者碱土金属的氧化物、氢氧化物或烷氧化物，或是上述几种物质的混合物，所述催化剂的用量占原料油脂与叔胺醇总量的质量百分含量为0.5%。 4%。。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于:所述催化剂用量占原料油脂与叔胺醇总量的质量百分含量为1.5%。 3%0。
全文摘要
本发明提供了一种耐中高温粘弹性表面活性剂、清洁压裂液及制备方法，可以解决现有技术存在的清洁压裂液体系耐温性差、成本较高且配制工艺复杂的问题。所述耐中高温粘弹性表面活性剂具有以下结构通式其中R为碳原子数为11～23的饱和或不饱和的烃基，n为1～4。本发明还提供一种利用上述粘弹性表面活性剂制备的压裂液和粘弹性表面活性剂的制备方法。本发明提供的粘弹性表面活性剂为非离子型，利用其配制的清洁压裂液用于油气层或煤层气压裂，本发明所制备的粘弹性表面活性剂压裂液具有耐温能力高、成本低的特点，适于60～150℃储层的压裂改造。
文档编号B01F17/42GK103071424SQ20131005112
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月16日 优先权日2013年2月16日
发明者张晓云, 吴伟, 张鹏志, 安长华 申请人:中国石油大学(华东)