CN108467723B - 一种低粘高弹清洁压裂液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低粘高弹清洁压裂液及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：将双十二烷基甲基胺和氯乙醇按质量比为0.5‑1.5:1‑2混合，然后在90‑120℃温度下反应12‑20h，获得双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品；向所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品中加入溶剂，然后蒸发浓缩，获得固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵；将所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂按质量比为0.2‑0.5:0.5‑1混合，制得低粘高弹清洁压裂液。本发明提供的低粘高弹清洁压裂液的制备方法合成技术简单，成本低，其制得的低粘高弹清洁压裂液具有耐高温强携砂的性质。

Description

一种低粘高弹清洁压裂液及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学及界面化学领域，涉及一种低粘高弹清洁压裂液及其制备方法。
背景技术
储层改造技术是低渗透油气藏开发进攻性措施，已成为提高单井产量的主体技术，压裂液又是储层改造的关键技术之一。为了保持集团公司可持续发展，每年都增加一定的探明储量非常关键，随着勘探程度的不断提高，探明的低孔低渗、非常规、超深层、海洋油气藏的比例也越来越大，特别是近些年，新出现的特殊岩性、复杂储集类型、复杂裂缝形态、异常条件等情况，储层改造技术需要新的突破。低渗特低渗储层渗透率低，伤害严重，储层改造效果差，目前体积改造面临大规模大排量施工，需提高用水效率降低作业成本、解决植物胶、合成高分子速溶问题；储层向深层高温发展，塔里木面临8000m超深，华北牛东面临230℃超高温的生产需求，对压裂液耐温、延迟交联、低摩阻、高密度等性能提出了更高要求；非常规致密储层施工规模越来越大，入地液量大，给储层改造带来技术难题，对液体低浓度、无残渣、低摩阻、强携带提出需求；特别是近两年油价下跌严重，成本问题已经成为制约储层改造的关键问题。
从一般的压裂液作用行为看，常规压裂液在破胶过程中，会产生较多的聚合物残渣，破胶残渣会堵塞支撑裂缝的孔喉，滤饼会减小裂缝的有效宽度，伤害导流能力，严重的裂缝伤害甚至导致压裂施工无效，如果减少聚合物的使用，降低压裂液的粘度，又会导致对支撑剂的携带能力不足，无法有效的支撑井下裂缝。上述矛盾极大地影响到高效压裂施工的进行，进而从整体上影响到需要压裂改造的油气藏的高效开采。为此，进一步研发压裂液体系，还需从压裂液增稠剂入手，以新的理论思路，解决传统办法不能解决的问题。全面、深入研究结构性水溶液内部结构类型与状态和溶液流变特性及其与此溶液的高效减阻作用、悬浮携带作用之间的关系，和温度、盐、钙和剪切作用对它的影响及作用规律。在此基础上形成功能型压裂液新材料与体系的设计研究方法，为新型功能型压裂液新材料的研发和功能型压裂液新体系的建立及其应用技术提供理论基础和实验依据。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低粘高弹清洁压裂液及其制备方法。该低粘高弹清洁压裂液具有耐高温强携砂的性质。该制备方法合成技术简单，成本低。
为了达到前述的发明目的，本发明提供一种低粘高弹清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
将双十二烷基甲基胺和氯乙醇按质量比为0.5-1.5:1-2混合，然后在90-120℃温度下反应12-20h，获得双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品；
向所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品中加入溶剂，然后蒸发浓缩，获得固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵；
将所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂按质量比为0.2-0.5:0.5-1混合，制得低粘高弹清洁压裂液。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述溶剂包括乙醇和水的混合溶液；所述混合溶液中，乙醇的质量浓度为30-60％。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述双十二烷基甲基胺与溶剂的质量比为0.5-1.3:1.5-3。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述蒸发浓缩的温度为120-150℃。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、水杨酸钠和对甲基苯磺酸钠中的一种或几种的组合。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述低粘高弹清洁压裂液的制备方法包括以下步骤：
将双十二烷基甲基胺和氯乙醇按质量比为1:1.5混合，然后在100℃温度下反应15h，获得双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品；
向所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品中加入质量浓度为50％的乙醇水溶液，然后在140℃温度下蒸发浓缩，获得固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵；
将所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂按质量比为0.2-0.5:0.5-1混合，制得低粘高弹清洁压裂液；
其中，所述双十二烷基甲基胺和乙醇水溶液的质量比为1:2。
本发明还提供一种低粘高弹清洁压裂液，其是通过上述低粘高弹清洁压裂液的制备方法制得。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述低粘高弹清洁压裂液包括以下双十二烷基甲基羟乙基氯化铵和阴离子表面活性剂，所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂的质量比为0.2-0.5:0.5-1。
根据本发明的具体实施例，优选地，所述低粘高弹清洁压裂液还包括粘土稳定剂；更优选地，以所述清洁压裂液的质量百分比计，所述粘土稳定剂含量为0.1-2.0％。
本发明还提供上述低粘高弹清洁压裂液在油田开采中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明提供的低粘高弹清洁压裂液具有耐高温强携砂的性质；在1wt％浓度下，90℃能够耐剪切170s-1，保持粘度在40mpa·s以上。
(2)本发明提供的低粘高弹清洁压裂液的制备方法合成技术简单，成本低。
附图说明
图1是实施例1制得的低粘高弹清洁压裂液的流变性能测试图；
图2是对比例1中1wt％低粘高弹清洁压裂液与1wt％瓜胶的弹性对比测试图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种低粘高弹清洁压裂液，其是通过以下步骤制得：
步骤一：在三口瓶中加入1份双十二烷基甲基胺，然后加入1.5份氯乙醇反应，并置于100℃的的油浴中蒸发回流反应15h，反应结束后，得到粗产品；
步骤二：向该粗产品中加入2份质量浓度为50％的乙醇水溶液，连接蒸发浓缩冷凝装置，将该蒸发浓缩冷凝装置加热至140℃进行蒸发，蒸发后获得的固态产物为双十二烷基甲基羟乙基氯化铵；
步骤三：在烧杯中加入0.2-0.5份步骤二制得的双十二烷基甲基羟乙基氯化铵，然后向烧杯中继续加入0.5-1份阴离子表面活性剂，搅拌混合均匀，形成低粘高弹清洁压裂液体系；
其中步骤一中的具体反应过程如下所示：
Figure GDA0002708245020000041
将本实施例制得的低粘高弹清洁压裂液体系进行流变性能测试和表面张力测试，测试结果分别如图1所示和表1所示。其中，表1为0.1mol/L和0.5mol/L水溶液浓度下，双十二烷基甲基胺及双十二烷基甲基羟乙基氯化铵的水溶液表面张力(mN·m-1)。
其中，步骤三中的阴离子表面活性剂可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、水杨酸钠和对甲基苯磺酸钠中的一种或几种的组合。
表1双十二烷基甲基胺及双十二烷基甲基羟乙基氯化铵的水溶液表面张力
0.1mol/L表面张力 0.5mol/L表面张力
双十二烷基甲基胺 69.23 69.01
双十二烷基甲基羟乙基氯化铵 35.67 23.45
由表1可知，本实施例制得的双十二烷基甲基羟乙基氯化铵能够明显降低原料双十二烷基甲基胺的表面张力，且具有阳离子表面活性剂的性质，说明本实施例的合成产物性能优异。
图1为本实施例制得的双十二烷基甲基羟乙基氯化铵流变性能测试图，由图1可知，本实施例制得的双十二烷基甲基羟乙基氯化铵在90℃下能够耐剪切170s-1，保持粘度在40mpa.s以上，因此，本实施例制得的双十二烷基甲基羟乙基氯化铵具有耐高温强携砂的性质。
对比例1：
本对比例将质量浓度为实施例1制得的1％的双十二烷基甲基羟乙基氯化铵清洁压裂液与质量浓度为1％的瓜胶溶液进行损耗角正切测试，测试结果如图2所示。
弹性是压裂施工过程中实现造缝和携带支撑剂进入地层的重要指标，不同压裂液体系形成的冻胶携砂性能的优劣微观呈现为储能模量和损耗模量之间的关系，储能模量又称为弹性模量，是指材料在发生形变时，由于弹性(可逆)形变而储存能量的大小，反映材料弹性大小；损耗模量又称粘性模量，是指材料在发生形变时，由于粘性形变(不可逆)而损耗的能量大小，反映材料粘性大小；损耗和储能模量的比值称为损耗角正切，反映压裂液粘性弹性比例，损耗角越低，弹性越好，粘性越低。由图2可知，实施例1制得的清洁压裂液相比等质量浓度的瓜胶溶液具有较强的低粘高弹特性，因此更有利于压裂液的携砂作用。

Claims (9)

1.一种低粘高弹清洁压裂液的制备方法，其包括以下步骤：
将双十二烷基甲基胺和氯乙醇按质量比为0.5-1.5:1-2混合，然后在90-120℃温度下反应12-20h，获得双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品；
向所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品中加入溶剂，然后蒸发浓缩，获得固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵；
将所述固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂按质量比为0.2-0.5:0.5-1混合，制得低粘高弹清洁压裂液；所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、水杨酸钠和对甲基苯磺酸钠中的一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的低粘高弹清洁压裂液的制备方法，其特征在于：所述溶剂包括乙醇和水的混合溶液；
所述混合溶液中，乙醇的质量浓度为30-60％。
3.根据权利要求1所述的低粘高弹清洁压裂液的制备方法，其特征在于：所述双十二烷基甲基胺与溶剂的质量比为0.5-1.3:1.5-3。
4.根据权利要求1所述的低粘高弹清洁压裂液的制备方法，其特征在于：所述蒸发浓缩的温度为120-150℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低粘高弹清洁压裂液的制备方法，其特征在于：所述低粘高弹清洁压裂液的制备方法包括以下步骤：
将双十二烷基甲基胺和氯乙醇按质量比为1:1.5混合，然后在100℃温度下反应15h，获得双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品；
向所述双十二烷基甲基羟乙基氯化铵粗产品中加入质量浓度为50％的乙醇水溶液，然后在140℃温度下蒸发浓缩，获得固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵；
将所述固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂按质量比为0.2-0.5:0.5-1混合，制得低粘高弹清洁压裂液；
其中，所述双十二烷基甲基胺和乙醇水溶液的质量比为1:2。
6.一种低粘高弹清洁压裂液，其特征在于：所述低粘高弹清洁压裂液通过权利要求1-5任一项所述低粘高弹清洁压裂液的制备方法制得；
所述低粘高弹清洁压裂液包括固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵和阴离子表面活性剂，所述固态双十二烷基甲基羟乙基氯化铵与阴离子表面活性剂的质量比为0.2-0.5:0.5-1；
所述阴离子表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、水杨酸钠和对甲基苯磺酸钠中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求6所述的低粘高弹清洁压裂液，其特征在于：所述低粘高弹清洁压裂液还包括粘土稳定剂。
8.根据权利要求7所述的低粘高弹清洁压裂液，其特征在于：以所述清洁压裂液的质量百分比计，所述粘土稳定剂含量为0.1-2.0％。
9.权利要求6-8任一项所述低粘高弹清洁压裂液在油田开采中的应用。
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