CN103951599B - 一种无盐型清洁压裂液表面活性稠化剂合成方法 - Google Patents

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一种无盐型清洁压裂液表面活性稠化剂合成方法，涉及石油行业采油工程技术领域，本发明通过双子阳离子或三子离子型表面活性剂分子之间联接基团，采用单个基团连接键，致使其碳氢链间更容易产生强作用，加强了碳氢链间的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键而被大大削弱，使得它的分子几何构型呈现近柱状，易形成蠕虫状胶束。配制的表面活性清洁压裂液中无需添加盐，不但减少了成本，而且配制更加容易。

Description

一种无盐型清洁压裂液表面活性稠化剂合成方法
技术领域
本发明涉及石油行业采油工程技术领域，特别是清洁压裂液的制备技术领域。
背景技术
水力压裂技术是低渗透、特低渗透油气藏增产的主要技术手段，目前，该项技术主要使用聚合物类压裂液，由于聚合物类压裂液破胶水化后形成粒径大小不等的聚合物碎片，对压裂裂缝及储层产生较大伤害，对于低压、特低渗储层胍胶类压裂液伤害问题尤其突出。国内外在低伤害压裂液技术研究方面做了大量的工作，表面活性剂清洁压裂液代表该项技术主要研究方向，目前主要研究了阳离子、阴离子、两性表面活性剂类清洁压裂液，这些压裂液体系具有无残渣、对压裂裂缝、地层伤害小等特点，但这些压裂液体系一般需要加入2%～6%的无机盐氯化钠或氯化钾，使用无机盐不但增加了压裂成本，并且压裂液配制困难。
发明内容
本发明目的是提出一种无需采用无机盐的清洁压裂液表面活性稠化剂的合成方法。
本发明技术方案是：将以含有疏水长链的叔胺与氯代物反应制成双子阳离子或三子离子型表面活性剂。
双子阳离子型表面活性剂合成反应原理如下：
子阳离子型表面活性剂合成反应原理如下：
三子两性离子型表面活性剂合成反应原理如下：
其中，R为疏水长链，链长一般为C14-C22；R1为甲基或乙基。
本发明通过双子阳离子或三子离子型表面活性剂分子之间联接基团，采用单个基团连接键，致使其碳氢链间更容易产生强作用，加强了碳氢链间的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键而被大大削弱，使得它的分子几何构型呈现近柱状，易形成蠕虫状胶束。配制的表面活性清洁压裂液中无需添加盐，不但减少了成本，而且配制更加容易。另外，本发明合成反应主要副产物，如双子离子型表面活性剂合成反应产生的单子表面活性剂及三子离子型表面活性剂合成反应产生的单子、双子表面活性剂，其均能形成胶束，提高了原料的利用效率。
另外，本发明所述含有疏水长链的叔胺为十八烷基二甲基叔胺。优选十八烷基二甲基叔胺的优良效果：疏水为18个碳原子长链，合成产物增稠效果好；原料易购。
所述氯代物为氯化亚砜。
所述十八烷基二甲基叔胺与氯化亚砜的投料摩尔比为2︰1.04～1.06。本发明采用氯化亚砜过量的投料方式可有效提高十八烷基二甲基叔胺转化率。
所述氯代物可以为三氯乙醇或三氯乙酸。
所述十八烷基二甲基叔胺与三氯乙醇或三氯乙酸的投料摩尔比为3︰1.03～1.04。本发明采用三氯乙醇或三氯乙酸过量的投料方法，可有效提高产物收率。
附图说明
图1为应用例1配方的酸性清洁压裂液的粘温曲线图。
图2为应用例2配方的酸性清洁压裂液的粘温曲线图。
具体实施方式
一、制备无盐型清洁压裂液表面活性稠化剂：
例1：
向反应釜中加入十八烷基二甲基叔胺，加热到65～75℃，完全融化后，用滴液漏斗向烧瓶中加入氯化亚砜，其中十八烷基二甲基叔胺、氯化亚砜摩尔比为2︰1.06，搅拌5min左右，混合均匀；测试pH值，如果pH值低于7.5，用Na2CO3调节PH值至7.5～8.5；搅拌加热至76～92℃，回流反应4h，继续加热至85～95℃，再反应2h，得到目标产物，反应方程如下。
例2：
向反应釜中加入十八烷基二甲基叔胺，加热到65～75℃，至其完全融化，再向反应釜中加三氯乙醇，其中十八烷基二甲基叔胺、三氯乙醇摩尔比为3︰1.04。加热到65～75℃，搅拌10min左右，混合均匀；用Na2CO3调节PH值至7.5～8.5。密闭反应釜，搅拌加热至115～125℃，用氮气加压至1～2MPa，反应3h后即得到目标产物，反应方程如下。
例3：
向反应釜中加入十八烷基二甲基叔胺，加热到65～75℃，至其完全融化，再向反应釜中加三氯乙酸，其中十八烷基二甲基叔胺、三氯乙酸摩尔比为3：1.04。加热到65～75℃，搅拌10min左右，混合均匀；用Na2CO3调节PH值至7.5～8.5。密闭反应釜，搅拌加热至115～125℃，用氮气加压至1～2MPa，反应3h后即得到目标产物，反应方程如下。
二、应用：
例1酸性清洁压裂液配方：将以上三例的各目标产物与柠檬酸、水杨酸和水混合配成酸性清洁压裂液。其中，目标产物在酸性清洁压裂液中的质量分数为1.5%～3%；柠檬酸在酸性清洁压裂液中的质量分数为1%；水杨酸在酸性清洁压裂液中的质量分数为0.15%。
特点：配方中无需添加NaCL或KCl无机盐。
由质量分数1.5%的例1目标产物按上述酸性清洁压裂液配方配置成的酸性清洁压裂液在剪切速率170s-1、剪切时间60min、温度90℃条件下粘度约（30-35）mPa.s，如图1所示，能够满足油田地层温度90℃度储层水力压裂压裂液携砂要求。
JS油田T89块T89-2井生产层位为E1f2 2砂岩13、14、15号层，井段为（2450.7~2494.8）m，厚6.3m。孔隙度平均9.8%，渗透率平均2.4×10-3μm2，属低孔-特低渗储层，地层温度92℃。该井于2014年1月采用应用例1的酸性清洁压裂液配方，配制压裂液150m3进行水力加砂压裂，加入（30-50）目陶粒砂20m3，压裂后日产油量由压裂前1.2t/d上升至6.5t/d，增油效果显著。
例2酸压清洁压裂液配方：将以上三例的各目标产物与盐酸、水杨酸、缓蚀剂和水混合配成酸性清洁压裂液。其中，目标产物在酸性清洁压裂液中的质量分数为1.5%-3%；盐酸在酸性清洁压裂液中的质量分数为20%；水杨酸在酸性清洁压裂液中的质量分数为0.15%；缓蚀剂在酸性清洁压裂液中的质量分数为1%。
特点：配方中无需添加NaCl或KCl无机盐。
由质量分数1.5%例2目标产物按上述酸压清洁压裂液配方配置成的酸压清洁压裂液在剪切速率170s-1、剪切时间60min、温度90℃条件下粘度约30mPa.s，如图2所示，能够满足油田地层温度90℃度储层酸压要求。
JS油田T95块T95-13井生产层位为E1f2砂岩2、3号层，井段为（2409.6-2421.3）m，厚7m。孔隙度平均12.4%，渗透率平均6.2×10-3μm2，属低孔-特低渗储层。地层温度90℃。该井于2014年2月采用应用例2的酸压清洁压裂液配方，配制清洁压裂液50m3进行酸压，压裂后日产油量由压裂前0.7t/d上升至4.8t/d，增油效果显著。

Claims (3)

1.一种无盐型压裂液表面活性稠化剂合成方法，其特征在于将以含有疏水长链的叔胺与氯代物反应制成双子阳离子或三子离子型表面活性剂；
所述含有疏水长链的叔胺为十八烷基二甲基叔胺；
所述氯代物为氯化亚砜，或三氯乙醇或三氯乙酸；
所述双子阳离子或三子离子型表面活性剂为
或
或
。
2.根据权利要求1所述合成方法，其特征在于所述十八烷基二甲基叔胺与氯化亚砜的投料摩尔比为2︰1.04～1.06。
3.根据权利要求1所述合成方法，其特征在于所述十八烷基二甲基叔胺与三氯乙醇或三氯乙酸的投料摩尔比为3︰1.03～1.04。
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