耐中高溫粘彈性表面活性劑、清潔壓裂液及製備方法
2023-09-20 15:17:10
專利名稱：耐中高溫粘彈性表面活性劑、清潔壓裂液及製備方法
技術領域：
本發明屬於油氣田開發、煤層氣開發過程中壓裂增產措施的壓裂液技術領域，具體涉及一種利用動植物油脂或廢油脂為原料製備新型耐中高溫粘彈性表面活性劑、利用該表面活性劑製備的清潔壓裂液及表面活性劑的製備方法。
背景技術：
油脂是動物和植物油脂的總稱，包括食用油脂如大豆油、花生油、玉米油、菜籽油等和用做飼料、潤滑、油墨、塗料、制皂等工業領域的油脂如蓖麻油、桐油、亞麻油等。也包括食用油脂經食品生產經營單位使用後產生的不可再食用的油脂、餐飲業廢棄油脂以及含油脂廢水經油水分離器或者隔油池分離後產生的不可再使用的油脂。與通常食品級油脂不同，廢油脂一般具有酸值高、顏色重、異味重及雜質多等特點，其結構組成變化較大但仍保持其甘油三酯結構，仍是化工行業可利用的一種資源，當前這些廢油脂主要用作生產生物柴油以及混合高級脂肪酸。我國低滲透油氣田廣泛分布在全國的各個油區。其中探明儲量較大的如大慶、遼河、大港、新疆、吉林、長慶、吐哈、勝利、中原等。低滲透油田最基本的特點就是流體滲透能力差、產能低，通常需要進行油藏改造才能維持正常生產。目前，壓裂和酸化是改造低滲透油田的主要技術。壓裂施工中的工作液即壓裂液在壓裂作業中起著重要的作用，壓裂液的好壞是關係到壓裂施工的成敗和影響施工後增產效果的一個重要因素。目前國內外使用的壓裂液有很多種，主要有水基壓裂液、泡沫壓裂液、乳化壓裂液、油基壓裂液和醇基壓裂液等。其中水基壓裂液因具有成本較低、配液方便等優點而得以最廣泛地使用。水基壓裂液其大致可分為(1)天然植物膠壓裂液(2)纖維素壓裂液(3)合成聚合物壓裂液。上述幾種壓裂液體系，已在國內外各油田得到廣泛的應用，但使用這些壓裂液體系存在共同的缺陷就是壓裂液破膠後返排率低，殘留在裂縫中的聚合物將嚴重降低支撐劑充填層的滲透率，從而傷害產層，導致壓裂效果變差。1997年，美國斯倫貝謝公司首次提出粘彈性表面活性劑基清潔壓裂液，這種壓裂液是由EHAC、異丙醇、氯化鉀和氯化銨組成。清潔壓裂液(或通常稱為粘彈性表面活性劑壓裂液體系，簡稱VES壓裂液體系)與常規水基壓裂液不同，不使用聚合物增稠，而主要由VES和其他添加劑構成，屬於新一代壓裂液。由於清潔壓裂液無殘渣、耐高溫、粘度大、返排性更好，同時具有易於破膠、流變性好、攜砂能力強等優點，在壓裂施工中能夠在目的油氣層造成更理想的裂縫長度，保持壓裂後較高的裂縫導流能力，既可以提高油氣井的採收率，又能降低對地層的傷害，從而受到人們的廣泛關注，新型VES壓裂液的研究不斷深入。當前的VES壓裂液體系的一些突出問題，如(I)使用成本高，由於文獻中報導的VES主要是季銨鹽型或甜菜鹼型，其合成需要以高級脂肪胺為原料，其產品成本較高。(2)抗溫能力低(低於80°C)，不能適用於高溫深層的油層改造。(3)合成工藝複雜。(4)壓裂液體系組成複雜，需要助表面活性劑、電解質、反離子等多種組分，配製複雜。
發明內容
本發明提供了一種耐中高溫粘彈性表面活性劑、清潔壓裂液及製備方法，可以解決現有技術存在的壓裂液體系耐溫性差、成本較高且配製工藝複雜的問題。為解決上述技術問題，一方面，本發明提供一種耐中高溫粘彈性表面活性劑，所述表面活性劑具有以下結構通式:
權利要求
1.一種耐中高溫粘彈性表面活性劑，其特徵在於:所述表面活性劑具有以下結構通式:
2.一種利用權利要求1所述粘彈性表面活性劑製備的清潔壓裂液，其特徵在於:所述壓裂液具有以下質量百分比的配方:粘彈性表面活性劑1.5 6%，助表面活性劑0.4 2%，餘量為水。
3.根據權利要求2所述的壓裂液，其特徵在於:所述助表面活性劑是含碳原子數為12 16的烷基磺酸鹽、硫酸鹽或苯磺酸鹽，或是上述幾種鹽的混合物。
4.一種權利要求1所述耐中高溫粘彈性表面活性劑的製備方法，其特徵在於採用以下步驟: (1)將原料油脂與叔胺醇加入到反應釜中，加入催化劑，逐步升溫到120 160°C，在此溫度下反應5 10小時，其中油脂與叔胺醇的比例為100份:45 95份； (2)上述反應混合物升溫至160 200°C，在20mmHg下反應2 6小時，反應結束後，反應混合物降溫至室溫，得到耐中高溫粘彈性表面活性劑。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於:所述油脂與叔胺醇的比例為100份:50 65份。
6.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於:所述油脂是大豆油、菜籽油、花生油、棕櫚油、玉米油、葵花籽油、桐子油、棉花油、花椒油、豬油、魚油、藻類油脂、黃連木油、烏柏樹油、木油、茶樹油中的一種或是上述幾種的混合物。
7.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於:所述油脂是大豆油、菜籽油、花生油、棕櫚油、玉米油、葵花籽油、桐子油、棉花油、花椒油、豬油、魚油、藻類油脂、黃連木油、烏柏樹油、木油、茶樹油中的一種或多種產生的廢油脂。
8.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於:所述叔胺醇具有以下結構通式:
9.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於:所述催化劑為鹼金屬的氧化物、氫氧化物或烷氧化物，或者鹼土金屬的氧化物、氫氧化物或烷氧化物，或是上述幾種物質的混合物，所述催化劑的用量佔原料油脂與叔胺醇總量的質量百分含量為0.5%。 4%。。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於:所述催化劑用量佔原料油脂與叔胺醇總量的質量百分含量為1.5%。 3%0。
全文摘要
本發明提供了一種耐中高溫粘彈性表面活性劑、清潔壓裂液及製備方法，可以解決現有技術存在的清潔壓裂液體系耐溫性差、成本較高且配製工藝複雜的問題。所述耐中高溫粘彈性表面活性劑具有以下結構通式其中R為碳原子數為11～23的飽和或不飽和的烴基，n為1～4。本發明還提供一種利用上述粘彈性表面活性劑製備的壓裂液和粘彈性表面活性劑的製備方法。本發明提供的粘彈性表面活性劑為非離子型，利用其配製的清潔壓裂液用於油氣層或煤層氣壓裂，本發明所製備的粘彈性表面活性劑壓裂液具有耐溫能力高、成本低的特點，適於60～150℃儲層的壓裂改造。
文檔編號B01F17/42GK103071424SQ20131005112
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月16日 優先權日2013年2月16日
發明者張曉雲, 吳偉, 張鵬志, 安長華 申請人:中國石油大學(華東)