一种双子两性粘弹性表面活性剂及其制备方法和以其为稠化剂的清洁压裂液技术

本发明专利技术提出了一种双子两性粘弹性表面活性剂及其制备方法和以其为稠化剂的清洁压裂液,采用该方法制备清洁压裂液用料简单、成本低、微观网状结构明显、粘弹性好、悬砂性优越、破胶彻底，其最大的优点是耐温性好，最佳产品在160℃以下的剪切粘度不小于130mPa·s，远大于清洁压裂液现场施工要求的25mPa·s。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气田开发
，尤其是涉及一种双子两性粘弹性表面活性剂及其制备方法和以其为稠化剂的清洁压裂液。
技术介绍
当今世界，依靠地层自然能量使石油从地下汩汩而出的时代已经终结，全球多数大型高渗透油气田已经进入开采后期，世界各国对石油的需求却在持续上升，国内外石油勘探和开发的队伍开始向低渗、超低渗及非常规的边际油气藏进军，储层压裂改造成为提高原油采收率的关键，油田生产对储层动用程度和压裂改造效率的要求不断提高，常规的储层改造(包括改造工艺和工作液)暴露出了种种弊端，尤其是随着非常规页岩气、致密油等的开发，常规的储层改造已不能满足目前压裂改造的要求，而工作液作为储层改造的“灵魂”，它的好坏决定着改造措施的成败，高性能工作液的研发成为目前非常规油气藏储层改造中亟待解决的问题。1997年斯伦贝谢将粘弹性表面活性剂压裂液在储层压裂改造中的成功应用，掀起了清洁压裂液的研究热潮，对世界低品位油气储层高效改造提供了可能。这种压裂液与常规聚合物压裂液最大的区别在于，它属于结构流体，在剪切条件下显示为典型的弹性流体，低粘度下具有很好的携砂能力，打破了天然或人造聚合物压裂液依靠流体粘度悬浮支撑剂的常规模式，从而在低粘度下有利于长裂缝的形成，而且破胶液无残渣、具有清洁裂缝壁面的作用，可以有效提高裂缝导流能力，从而受到了油田领域的广泛关注。但是，由于表面活性剂在高温、高盐等条件下的不稳定性，以及其用量、成本等方面的原因，清洁压裂液在储层改造中的应用受到了严重的限制。当前清洁压裂液存在的突出问题有:(1)使用成本高，如目前文献报道的清洁压裂液采用的粘弹性表面活性剂均为传统单尾表面活性剂，其临界胶束浓度较高，实际应用中用量太大，成本高；(2)据文献报道，适用地层温度普遍低于120℃，现有清洁压裂液技术无法在更高温度的地层应用；(3)在强电解质中稳定性差，尤其是耐2价金属离子的能力更低，在高矿化度水中容易发生皂化或盐析现象，导致清洁压裂液无法使用。
技术实现思路
本专利技术提出一种双子两性粘弹性表面活性剂及其制备方法和以其为稠化剂的清洁压裂液，可以解决现有清洁压裂液体系存在的耐温性差、成本高、制备工艺复杂的问题。本专利技术的一种技术方案是这样实现的：一种双子两性粘弹性表面活性剂，其具有以下结构通式:其中R为碳原子数18-21的不饱和烃链。本专利技术的另一种技术方案是这样实现的：一种双子两性粘弹性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤:(1)将10mmol的2，2双(溴甲基)-1，3-丙二醇加入到圆底烧瓶中，以四氢呋喃为溶剂，加入20mmol的脂肪酸酰胺丙基二甲胺，60℃回流12小时，其中n(2，2双(溴甲基)-1，3-丙二醇):n(脂肪酸酰胺丙基二甲胺)＝1:2，反应结束后减压蒸馏得到中间体A；(2)将第一步得到的中间体A用四氢呋喃溶解，加入20～22mmol的氢化钠，常温搅拌15min左右，然后将20mmol的1，3-丙烷磺内酯用50mL四氢呋喃溶解后，缓慢滴加到中间体A和氢化钠反应的溶液中，60℃回流12小时，其中n(中间体A):n(氢化钠):n(1，3-丙烷磺内酯)＝1:2～2.2:2，反应结束后用盐酸与多余的氢化钠反应，过滤后减压蒸馏得到黄色粘稠胶状双子两性粘弹性表面活性剂。作为一种优选的技术方案，反应过程中氢化钠的摩尔加量应为中间体A的2～2.2倍。作为一种优选的技术方案，所述脂肪酸为硬脂酸、油酸、花生酸或芥酸。本专利技术的另一种技术方案是这样实现的：一种应用双子两性粘弹性表面活性剂为稠化剂的清洁压裂液，按照质量分数包括：1.8～4.3％的粘弹性表面活性剂，0.8～1.1％的反离子盐或无机盐，余量的水组成。作为一种优选的技术方案，所述反离子或无机盐包括氯化钾、氯化铵、水杨酸钠、苯甲酸钠、苯甲酸氢钾、羧基苯磺酸盐和磺基水杨酸钠其中的一种或几种的混合。作为一种优选的技术方案，所述清洁压裂液的制备仅需将质量分数为1.4～4.3％粘弹性表面活性剂加入到溶有质量分数为0.8～1.1％反离子盐的水溶液中，搅拌至完全溶解即可。本专利技术提供了一种利用脂肪酸制备双子两性盐粘弹性表面活性剂的方法，以及利用该粘弹性表面活性剂制备清洁压裂液的方法，所制备的清洁压裂液在160℃以下能够保持优异的粘弹性，可用于中低渗透储层的压裂液增产改造。采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果为：(1)稠化剂的制备方法简单，产品收率高，普遍达到98％以上，杂质少，对产品性能的影响比较小。(2)用量少，成本低，采用上述方法制备的粘弹性表面活性剂的临界胶束浓度为2～3×10-4mol/L，比常规单尾粘弹性表面活性剂低1～2个数量级。(3)耐温性好，现有清洁压裂液耐温性普遍低于120℃，只有极少数清洁压裂液通过添加助剂才能达到135℃，致使体系的组成比较复杂，成本增加，本专利技术提供的最佳清洁压裂液在159℃、170s-1条件下剪切1小时，粘度保持在130mPa·s以上，具有优异的粘弹性。(4)清洁压裂液配制简单，仅需将所需质量的稠化剂加入到一定浓度的反离子盐水溶液中，搅拌至溶解即可。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例一中用4.3％稠化剂+1.1％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图2为实施例一中用1.8％稠化剂+0.8％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图3为实施例二中用4.3％稠化剂+1.1％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图4为实施例二中用1.8％稠化剂+0.8％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图5为实施例三中用4.3％稠化剂+1.1％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图6为实施例三中用1.8％稠化剂+0.8％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图7为实施例四中用4.3％稠化剂+1.1％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线图8为实施例四中用1.8％稠化剂+0.8％KCl配制的清洁压裂液的流变曲线具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种双子两性粘弹性表面活性剂，其具有以下结构通式:其中R为碳原子数18-21的不饱和烃链。实施例一:将10mmol的2，2双(溴甲基)-1，3-丙二醇加入到圆底烧瓶中，以四氢呋喃为溶剂，加入20mmol的芥酸酰胺丙基二甲胺，60℃回流12小时，其中n(2，2双(溴甲基)-1，3-丙二醇):n(芥酸酰胺丙基二甲胺)＝1:2，反应结束后减压蒸馏得到中间体A。将第一步得到的中间体A用四氢呋喃溶解，加入20～22mmol的氢化钠，常温搅拌15min左右，然后将20mmol的1，3丙烷磺内酯用50mL的四氢呋喃溶解后，缓慢滴加到中间体A和氢化钠反应的溶液中，60℃回流12小时，其中n(中间体A):n(氢化钠):n(1，3丙烷磺内酯)＝1:2～2.2:2，反应结束后用盐酸与多余的氢化钠反应，过滤后减压蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双子两性粘弹性表面活性剂，其特征在于，其具有以下结构通式:其中R为碳原子数18‑21的不饱和烃链。

【技术特征摘要】
1.一种双子两性粘弹性表面活性剂，其特征在于，其具有以下结构通式:其中R为碳原子数18-21的不饱和烃链。2.一种双子两性粘弹性表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将10mmol的2，2双(溴甲基)-1，3-丙二醇加入到圆底烧瓶中，以四氢呋喃为溶剂，加入20mmol的脂肪酸酰胺丙基二甲胺，60℃回流12小时，其中n(2，2双(溴甲基)-1，3-丙二醇):n(脂肪酸酰胺丙基二甲胺)＝1:2，反应结束后减压蒸馏得到中间体A；(2)将第一步得到的中间体A用四氢呋喃溶解，加入20～22mmol的氢化钠，常温搅拌15min左右，然后将20mmol的1，3-丙烷磺内酯用50mL四氢呋喃溶解后，缓慢滴加到中间体A和氢化钠反应的溶液中，60℃回流12小时，其中n(中间体A):n(氢化钠):n(1，3-丙烷磺内酯)＝1:2～2.2:2，反应结束后用盐酸与多余的氢化钠反应，过滤后减压蒸馏得到黄...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛金成，杨小江，张恒，李勇明，赵金洲，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51