CN114835601B - 一种具有驱油功能的多功能表面活性剂压裂液稠化剂及其制备方法 - Google Patents

一种具有驱油功能的多功能表面活性剂压裂液稠化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有驱油功能的多功能表面活性剂压裂液稠化剂及其制备方法。制备的表面活性剂稠化剂可以使压裂液破胶液回注时发挥其驱油作用，利用该产品构建出的清洁压裂液体系在140℃、170s‑1的剪切条件下，2小时后黏度维持在30mPa·s以上，同时利用其破胶液进行驱油其驱油效率在水驱基础上达到9.2％。既降低了清洁压裂液综合利用成本，又响应了国家对循环利用的倡导，在一定程度上有利于扩大清洁压裂液的现场使用。

Description

一种具有驱油功能的多功能表面活性剂压裂液稠化剂及其制 备方法
技术领域
本发明涉及油田储层增产改造技术领域，具体涉及一种具有驱油功能的多功能表面活性剂压裂液稠化剂及其制备方法。
背景技术
近些年，随着常规油气资源的衰竭，非常规油气藏在我国石油勘探开发中的地位日益突出。针对非常规油气藏，水力压裂技术在油气田储层施工改造中应用最为广泛。据统计，在目前的油气增产中大约有90％的气井和70％油井需要进行压裂开发才能实现经济效益。
以小分子黏弹性表面活性剂(VES)为稠化剂的清洁压裂体系成为研究热点。由于其独特的性能使得表面活性剂分子在外界条件响应下形成了蠕虫胶束，胶束相互缔合成网状结构，使得液体本身具有很好的黏弹性以达到悬砂的作用。当液体在地层中遇到烃类物质时，分子结构会遭到破坏，胶束被分解进而返排。由于其极低的分子量，导致破胶彻底，无残渣，对低渗储层的伤害很小，从而形成超低伤害的清洁VES压裂液体系。但由于其成本较高无法大规模应用。
同时，在每次完成水力压裂之后，将有约15％～70％的压裂返排回流到地表。目前国内对压裂液返排液的处理方式是回注，主要是化学药剂集中处理之后就地储存或者转运回注。这种方式不仅会造成二次污染影响后期区块的开发，而且转运回注需要利用罐车运输至较远地区，增加了开发成本。
因此，为了解决表面活性剂成本及返排液处理的问题，同时响应“绿色环保、循环利用”的号召，本发明从VES清洁压裂液稠化剂的分子结构着手，基于实验室对清洁压裂液再利用研究，兼顾返排液驱油的理论基础研究，利用清洁压裂液返排液进行驱油，发挥表面活性剂分子改变油水界面张力和岩石润湿性等特性。为清洁压裂液在复杂储层中重复使用奠定基础，以及解决非常规油气资源在开发过程中面临的返排液处理问题。
发明内容
本发明涉及一种具有压裂驱油功能的多功能表面活性剂及制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
具有如下结构式：
其中R为脂肪酸的疏水碳链。
上述结构中含有不饱和双键的疏水链使合成结构的水溶性更佳。本发明表面活性剂呈黄色膏状，密度在0.97-0.99g/cm3的范围之内。
上述多功能的表面活性剂TB-M的制备方法，将3,4-二羟基苄胺·氢溴酸与环氧氯丙烷以1:2的摩尔比溶于氢氧化钠水溶液和乙醇混合溶液中，加热至80℃，反应24小时，通过“旋蒸”除去溶剂，进行3次的重结晶，得到中间体。然后将中间体与脂肪酸酰胺丙基二甲胺按照摩尔比1:2溶于乙醇溶液中，加热至80℃，反应24小时。最终制得TB-M。
上述方法的反应过程如下：
(1)表面活性剂合成
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述制备方法还包括提纯步骤：用乙醚在50℃下溶解粗产品，再将所述乙醚溶液于0-5℃重结晶，以除去未反应物，得到结晶产物。通过旋转蒸发处理所述结晶产物，以除去乙醚，得到纯净的多功能表面活性剂。
本发明的多功能表面活性剂TB-M，当做清洁压裂液稠化剂时，按照质量百分比记组成：其包括2％-5％的TB-M，防膨剂选用氯化钾用量在3％-5％，在余量为水。当在室内破胶时，选用乙二醇丁醚按照体积比4:1进行室内破胶。再将破胶后的清洁压裂液进行稀释，最终确定稀释比例为0.1％-0.4％为最佳驱油配方。
本发明与现有技术效果具有以下有益效果：
1)本发明配方合理简单；通过备料、初步反应、结晶、提纯、成品、包装一系列操作后，可制的优良品质的清洁压裂液；
将清洁压裂液破胶稀释可达到破胶液再利用。既降低表面活性剂的成本，也改善压裂液返排液的处理问题。
2)本发明所采用的化合物均为工业化生产精细化学品，原料易得，生产成本低。
3)本发明具备有两个阳离子位点，在水中很容易形成独特的蠕虫状胶束而使其水溶液具有优异的粘弹性以及抗剪切性能。
4)本发明在140℃条件下，产品的水溶液具有优异的粘弹性以及抗剪切性能。
5)本发明稠化剂破胶液的界面张力为0.42mN·m-1，达到低界面张力，符合驱油标准。
附图说明
图1按照大港油田注水水质标准配置压裂液其中含2％稠化剂+防膨剂4％在120℃，170s-1下的流变图；
图2按照大港油田注水水质标准配置压裂液其中含2％稠化剂+防膨剂5％在140℃，170s-1下的流变图；
图3清洁压裂液室内破胶的实物图；
图4将实例2中配的压裂液进行室内破胶并稀释，进行润湿测试，实验结果图；
图5将实例2中配的压裂液进行室内破胶并稀释，进行界面张力测试，实验结果图；
图6利用0.4％的破胶液进行驱油，实验结果图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
将3,4-二羟基苄胺·氢溴酸与环氧氯丙烷以1:2的摩尔比溶于氢氧化钠水溶液和乙醇混合溶液中，加热至80℃，反应24小时，通过“旋蒸”除去溶剂，进行3次的重结晶，得到中间体。然后将中间体与脂肪酸酰胺丙基二甲胺按照摩尔比1:2溶于乙醇溶液中，加热至80℃，反应24小时。最终制得TB-M。
实施例2
取实例1中的制得的表面活性剂2％的TB-M，同时按照大港油田注水水质(如表1)配置压裂液，加入4％KCl,其余用量为水，配置成清洁压裂液。在120℃，170s-1下，剪切2小时左右，表观粘度仍维持在40mPa·s以上，符合行业标准SY/T6376-2008的要求。
实施例3
取实例1中的制得的表面活性剂2％的TB-M，同时按照大港油田注水水质配置压裂液，加入5％KCl,其余用量为水，配置成清洁压裂液。在140℃，170s-1下，剪切2小时左右，表观粘度仍维持在30mPa·s以上，符合行业标准SY/T6376-2008的要求。
实施例4
按照实例2中配制的压裂液进行室内破胶，根据表面活性剂的破胶原理，选择煤油、柴油、乙二醇丁醚三种破胶剂进行破胶实验对比，以破胶时间、破胶黏度作为优选标准。最终，优选出的室内破胶剂为乙二醇丁醚，破胶剂与破胶液最佳体积比为1：4。破胶时间最短为1.5min，破胶黏度为0，如表2所示。
实施例5
取实例2中配制的清洁压裂液配方，按照实例4的方法进行室内破胶。将破胶液分别稀释为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％四种种，进行润湿性测试。结果表明，0.4％的破胶液润湿效果最佳。
实施例6
取实例2中配制的清洁压裂液配方，按照实例4的方法进行室内破胶。将破胶液分别稀释为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％四种，进行界面张力测试。结果表明0.4％破胶液界面张力达到最低为0.6mN·m-1。
实施例7
取实例2中配制的清洁压裂液配方，按照实例4的方法进行室内破胶。将破胶液分别稀释为0.4％进行驱油实验。实验结果表明在水驱的基础上0.4％的破胶液可以将驱油效率提高9.2％。
表1大港油田矿物成分表
成分 含量
Na+ 13350
K+ 720
Ca2+ 560
Mg2+ 1008
Sr2+ 0.6
Cl- 10150
HCO3 - 40
SO4 2- 2860
TDS 33863.6
表2室内破胶实验结果

Claims (2)

1.一种具有驱油功能的压裂液稠化剂，其具以下结构通式：
其中，R为芥酸酰胺丙基二甲胺中的不饱和疏水烃链。
2.权利要求1所述压裂液稠化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将3,4-二羟基苄胺·氢溴酸与环氧氯丙烷以1:2的摩尔比溶于氢氧化钠水溶液和乙醇混合溶液中，加热至80℃，反应24小时，通过旋蒸除去溶剂，进行3次重结晶，得到中间体，然后将中间体与芥酸酰胺丙基二甲胺按照摩尔比1:2溶于乙醇溶液中，加热至80℃，反应24小时，制得所述压裂液稠化剂。
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