CN101899293A - 双生阳离子表面活性剂以及含该表面活性剂的粘弹性压裂液 - Google Patents

双生阳离子表面活性剂以及含该表面活性剂的粘弹性压裂液 Download PDF

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郭丽梅
丁云宏
管保山
梁丽
刘萍
胥云
邱晓慧
刘玉婷
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CNPC Research Institute of Science and Technology Langfang Branch
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Tianjin University of Science and Technology
CNPC Research Institute of Science and Technology Langfang Branch
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Abstract

本发明涉及一种双生阳离子表面活性剂以及含该表面活性剂的粘弹行压裂液,其中双生阳离子表面活性剂的通式如下,其中R基C2~C6的烷基,R1和R2基为C12~C20的烷基、烷烯基、烷基芳烃,R3,R4基为C1~C3的烷烃、烷基醇,X基为氯或溴,粘弹行压裂液包括如下组分及质量百分比:双生阳离子表面活性剂:0.1%~2.0%;B:0.1%~5.0%;C:0.05%~5.0%;其余加水至100%。本发明中的制备的压裂液具有低粘度、携砂性能好,无残渣等特点,有在压裂施工中可有效携砂、降低对地层的伤害、提高造缝能力并有效控制缝宽和缝高,非常适合在油气田推广应用。

Description

双生阳离子表面活性剂以及含该表面活性剂的粘弹性压裂液
技术领域
本发明属于油气井技术领域,涉及一种压裂液,尤其是一种双生阳离子表面活性剂以及含该表面活性剂的粘弹性压裂液。
背景技术
我国石油储量很高,但多数属于低渗透油气井,大大降低了有效开采,油气井的水力压裂增产技术是改造油气层的有效方法,是油气井增产的有效措施。
压裂液作为造缝和携砂的介质,其性能的改进一直是人们研究的课题,压裂液在单项添加剂、整体压裂液配方体系的形成、室内研究仪器设备和方法以及现场应用工艺技术等方面均发生了重大变化,目前,国内外广泛使用的压裂液多为聚合物,起到了较好的压裂效果,但聚合物压裂液的返排能力较差,对储层伤害大,当压裂进行破胶时,由于传质的影响使破胶不彻底,、使许多的凝胶粘附在储层中,对储层产生了永久破坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供了一种具有独特的双生结构,具有形成粘弹体功能的双生阳离子表面活性剂以及含该表面活性剂的粘弹行压裂液,本表面活性剂配置的压裂液具有低粘度、高携砂能力、无残渣的特点。
本发明实现目的的技术方案是:
一种双生阳离子表面活性剂,其结构通式如下:
Figure BDA0000023964980000011
其特征在于:所述R基C2~C6的烷基,R1和R2基为C12~C20的烷基、烷烯基、烷基芳烃,R3,R4基为C1~C3的烷烃、烷基醇,X基为氯或溴。
而且,具体结构包括二氯代-二(十八烷基二甲基)乙二铵、二溴代-二(十六烷基二羟乙基)乙二铵或二氯代-二(十八烷基二甲基)丁二铵。
而且,包括如下组分及质量百分比分别为:
双生阳离子表面活性剂:0.1%~2.0%;
B:0.1%~5.0%;
C:0.05%~5.0%;
其余加水至100%。
所述B为水杨酸、磺基水杨酸、邻苯二甲酸、苯甲酸和甲基苯磺酸的一种或几种的混合物;
所述C为氢氧化钠、氢氧化钾或氯化铵的一种或几种的混合物。
而且,使用时添加的质量百分比为0.25%~5.0%。
本发明的优点和积极效果是:
1、本发明中的双生阳离子粘弹性表面活性剂具有较高的表面活性、较低的cmc值、与其他药剂复配可以形成具有粘弹性质的体系,与无机盐或有机盐复配,用于制备压裂液,制备出的压裂液具有良好的携砂性、黏度低、低摩阻、水溶性,同时还具有弹性体系、耐剪切、低伤害、无残渣等优点,适于油气田压裂需要。
2、本发明中的制备的压裂液具有低粘度、携砂性能好,无残渣等特点,有在压裂施工中可有效携砂、降低对地层的伤害、提高造缝能力并有效控制缝宽和缝高,非常适合在油气田推广应用。
3、本发明涉及的压裂液的液体配制方法简单方便、遇到原油或被地层水稀释时就会解离形成低粘度溶液,返排比较彻底,对储层的伤害小。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进一步说明,下述实施例是说明性的,不是限定性的,不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种双生阳离子表面活性剂,其结构如式(1)所示:
Figure BDA0000023964980000021
(1)
其特征在于,式中R C2~C6的烷基,R1和R2为C12~C20的烷基、烷烯基、烷基芳烃,R3,R4为C1~C3的烷烃、烷基醇,X为氯或溴。
本表面活性剂合成的主要步骤为:
所用物质均为本领域人员能够选择以及得到的。
(1)在高压反应釜中分别加入2摩尔量的脂肪叔胺,1摩尔量的二卤代烃和脂肪叔胺10倍质量的乙醇作为溶剂;
(2)体系于120℃反应12小时;
(3)冷却,减压浓缩至原体积的1/4;
(4)加入等体积的乙酸乙酯,搅拌10min;
(5)过滤,干燥,得到淡黄色蜡状固体或结晶,即为双生阴离子表面活性剂成品。
一种含双生阳离子表面活性剂的粘弹性压裂液,其构成组分及质量百分比分别为:
双生阳离子表面活性剂:0.1%~2.0%;
B:0.1%~5.0%;C:0.05%~5.0%;其余加水至100%。
其中:B剂为水杨酸、磺基水杨酸、邻苯二甲酸、苯甲酸和甲基苯磺酸的一种或几种的混合物;
C为氢氧化钠、氢氧化钾或氯化铵的一种或几种的混合物。
本压裂液在使用过程中添加的重量百分比为0.25%~5.0%。
以下是含双生阳离子粘弹性表面活性剂制备的压裂液的3个具体实施方式:
实施例1
一种含双生阳离子表面活性剂的粘弹性压裂液,制备方法如下:
在100g水中,搅拌下加入0.1g二氯代-二(十八烷基二甲基)丁二铵、0.1g水杨酸、0.05g氢氧化钠、0.2g氯化铵,搅拌30nin,观察到形成粘弹体系,得到粘弹性压裂液,本实施例制备的压裂液在170s-1剪切10min,黏度为24mPa.s,具有携砂能力。
实施例2
一种含双生阳离子表面活性剂的粘弹性压裂液,制备方法如下:
在100g水中,搅拌下加入0.3g二溴代-二(十六烷基二羟乙基)乙二铵、0.1g磺基水杨酸、0.1g对甲基苯磺酸、0.15g氢氧化钾、0.2g氯化铵,搅拌30nin,观察到形成粘弹体系,得到粘弹性压裂液,本实施例制备的压裂液在170s-1剪切10min,黏度为35mPa.s,具有携砂能力。
实施例3
一种含双生阳离子表面活性剂的粘弹性压裂液,制备方法如下:
在100g水中,搅拌下加入1.0g二氯代-二(十八烷基二甲基)乙二铵、0.7g甲基苯磺酸、0.7g邻苯二甲酸、0.7g氢氧化钠,搅拌30nin,观察到形成粘弹体系,得到粘弹性压裂液,本实施例制备的压裂液在170s-1剪切10min,黏度为85mPa.s,具有携砂能力。

Claims (4)

1.一种双生阳离子表面活性剂,其结构通式如下:
Figure FDA0000023964970000011
其特征在于:所述R基C2~C6的烷基,R1和R2基为C12~C20的烷基、烷烯基、烷基芳烃,R3,R4基为C1~C3的烷烃、烷基醇,X基为氯或溴。
2.根据权利要求1所述的一种双生阳离子表面活性剂,其特征在于:具体结构包括二氯代-二(十八烷基二甲基)乙二铵、二溴代-二(十六烷基二羟乙基)乙二铵或二氯代-二(十八烷基二甲基)丁二铵。
3.一种含如权利要求1所述的双生阳离子表面活性剂的粘弹性压裂液,其特征在于:包括如下组分及质量百分比分别为:
双生阳离子表面活性剂:0.1%~2.0%;
B:0.1%~5.0%;
C:0.05%~5.0%;
其余加水至100%。
所述B为水杨酸、磺基水杨酸、邻苯二甲酸、苯甲酸和甲基苯磺酸的一种或几种的混合物;
所述C为氢氧化钠、氢氧化钾或氯化铵的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的含双生阳离子表面活性剂的粘弹性压裂液,其特征在于:使用时添加的质量百分比为0.25%~5.0%。
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