【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油脂化工与油气田增产改造领域，涉及一种基于废弃油脂制备的清洁压裂液及其制备方法。
技术介绍
1、首先，超低渗致密油气藏的水力压裂施工需要低分子量稠化剂配制清洁压裂液体系以降低储层伤害，其次，粘弹性表面活性剂(ves)作为清洁压裂液稠化剂源于天然动植物油脂，对资源消耗较大，成本高。废弃油脂，如餐厨废弃油、废弃食用油等，其主要成分为甘油三酯。因此，将废弃油脂作为粘弹性表面活性剂的制作原料，既可以实现餐厨废弃油、厨余油等废弃油脂的高值化、高值化利用，又能够降低清洁压裂液稠化剂原料成本。
2、采用甘油三酯生产粘弹性表面活性剂的过程，一般是将甘油三酯水解获得脂肪酸，再将脂肪酸与n,n-二甲基丙二胺获得脂肪酸酰胺丙基二甲胺，最后进行季铵化反应形成阳离子型或甜菜碱型粘弹性表面活性剂，整个过程工艺流程较多。此外，化学结构对粘弹性表面活性剂性能有着显著影响。因此，简化粘弹性表面活性剂生产程序、同时对粘弹性表面活性剂的分子结构进行优化升级，是实现环保压裂液稠化剂成本与能耗双重降低的关键路径。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于废弃油脂制备的清洁压裂液及其制备方法，可实现废弃油脂的高值化与高质化利用并降低清洁压裂液成本，本专利技术提供的基于废弃油脂制备的清洁压裂液可适用于100℃超低渗油气藏水力压裂，对储层伤害率极低。
2、本专利技术的技术方案如下：一种基于废弃油脂制备的清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)将废弃油脂加热至50～80℃
4、(2)中和后加入活性白土(占废弃油脂的0.1％-3％)，吸附废弃油脂中的水、有色物质、胶质以及中和反应形成的皂；
5、(3)随后采用压滤机进行压滤，除去其中的固相残渣与胶体；
6、(4)压滤后的废弃油脂采用水蒸气气提，进行脱臭，降低过氧化值；
7、(5)随后将废弃油脂再进行离心脱水，得到预处理后的废弃油脂；
8、(6)将预处理后的废弃油脂与n,n-二甲基-1,3-丙二胺混合，在催化剂、90～160℃、氮气保护条件下进行胺解反应，生成脂肪酸酰胺丙基二甲胺与甘油，待反应体系中胺值、羟值稳定后反应结束。反应结束后分离副产物甘油与未反应的n,n-二甲基-1,3-丙二胺，得到脂肪酸酰胺丙基二甲胺；
9、(7)采用分子蒸馏调整脂肪酸酰胺丙基二甲胺的碳链分布，使碳链长度为大于等于c18的成分占比≥70％，分子蒸馏的条件为200～250℃，5～15pa真空条件；
10、(8)将得到的碳链分布调整的脂肪酸酰胺丙基二甲胺与卤代有机物或环氧有机物或有机酸内脂发生亲核反应，形成季铵盐基团，反应条件为两者摩尔比为2～2.5:1，溶于乙醇、异丙醇等溶剂中，在70～80℃下反应6～18h，反应结束后旋转蒸发除去溶剂，采用重结晶方法提纯产品，重结晶使用溶剂包括但不限于乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷。
11、(9)采用季铵化反应并提纯后得到的粘弹性表面活性剂与水混合制备清洁压裂液，并加入有机盐或无机盐作为交联剂促进其成胶，有机盐和无机盐包括但不限于水杨酸钠、对甲基苯磺酸钠、氯化钾等；清洁压裂液中粘弹性表面活性剂的质量浓度为2％～5％，清洁压裂液中交联剂的质量浓度为3～5％。
12、优选地，步骤(1)中所述废弃油脂为碳链长度大于c16、碘值低于100gi2/100g的泔水油、餐厨废弃油、废弃食用油。
13、优选地，步骤(2)中所述液碱为固体无机碱溶液，包括但不限于氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾等，溶液浓度为10wt％～50wt％，碱液加入量依据公式(1)计算。
14、
15、其中，m1为液碱加入量，kg；av为酸值，mgkoh/g；b为超量碱占油的质量百分比，取0～3％；m2为废弃油脂质量，kg；ω为液碱浓度，wt％。
16、优选地，步骤(5)中所述离心脱水温度控制在50～80℃，离心速度控制在3000rpm～9000rpm；
17、优选地，预处理后的废弃油脂含水率低于1％，酸值低于10mgkoh/g，碘值低于100gi2/100g，过氧化值低于15mmol/kg；
18、优选地，步骤(6)中所述预处理后的废弃油脂中的甘油三酯与n,n-二甲基-1,3-丙二胺的摩尔比为1:3～6。
19、优选地，步骤(6)中所述催化剂包括但不限于乙醇钠、有机亚锡盐、金属氧化物、路易斯碱性合成分子筛等，加量为反应物料总质量的0.05％～0.5％；
20、优选地，步骤(6)中所述分离副产物甘油的方法为静置分层或离心分层方法，温度维持在50～100℃；
21、优选地，步骤(6)中所述分离未反应的n,n-二甲基-1,3-丙二胺的方法为分子蒸馏或薄膜蒸发，分离条件为80～120℃，10～500pa真空条件；
22、优选地，所述卤代有机物包括1-溴-4-乙基辛烷、2-溴-环丙基甲基甲醇；所述环氧有机物包括丙基环氧乙烷等，有机酸内脂包括γ-丁内酯等。
23、本专利技术的有益效果为：
24、本专利技术以低成本废弃油脂为原料，并采用一步胺解法直接得到脂肪酸丙基二甲胺，原料与生产成本均有所降低，总降幅达40％；将脂肪酸丙基二甲胺进一步季铵化，得到粘弹性表面活性剂，简化粘弹性表面活性剂生产程序。
25、本专利技术对粘弹性表面活性剂的分子结构进行优化升级，在季铵基团上修饰优选的大位阻结构，抵抗溶液中的反离子压缩表面活性剂亲水基团的双电层，避免高盐环境下表面活性剂的团聚、析出，从而体现出极佳的抗盐性。本专利技术提供的清洁压裂液含粘弹性表面活性剂2wt％～5wt％，适用于温度低于100℃的超低渗油气藏压裂改造；压裂液破胶后残渣量为0；储层岩心伤害率低于6％；减阻率为65％～85％；100℃、170s-1剪切条件下，清洁压裂液粘度可维持在30mpa·s以上。
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1.一种基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：由粘弹性表面活性剂、交联剂、水组成；所述粘弹性表面活性剂为废弃油脂通过预处理、一步胺解反应、碳链分布调整、季铵化反应制得。
2.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述废弃油脂为碳链长度大于C16、碘值低于100gI2/100g的泔水油、餐厨废弃油、废弃食用油。
3.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述预处理包括如下步骤：(1)将废弃油脂加热至50～80℃，确保废弃油脂中甘油三酯熔融，随后加入液碱中和废弃油脂中的游离脂肪酸；
4.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述一步胺解反应是将预处理后的废弃油脂与N,N-二甲基-1,3-丙二胺混合后，在催化剂、90～160℃、氮气保护条件下进行胺解反应，待反应体系中胺值、羟值稳定后反应结束；然后分离副产物甘油与未反应的N,N-二甲基-1,3-丙二胺，得到脂肪酸酰胺丙基二甲胺；
5.如权利要求4所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述催化剂包括乙醇钠、有机亚
6.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述碳链分布调整是将脂肪酸酰胺丙基二甲胺进行分子蒸馏，分子蒸馏的条件为200～250℃，5～15Pa真空条件，使碳链大于等于C18的成分占比≥70％。
7.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述季铵化反应是将碳链分布调整的脂肪酸酰胺丙基二甲胺与卤代有机物或环氧有机物或有机酸内脂溶于溶剂中，在70～80℃下反应6～18h，形成季铵盐基团，旋转蒸发除去溶剂，重结晶纯化；
8.如权利要求7所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述所述卤代有机物包括1-溴-4-乙基辛烷、2-溴-环丙基甲基甲醇；所述环氧有机物包括丙基环氧乙烷，有机酸内脂包括γ-丁内酯。
9.一种基于废弃油脂制备的清洁压裂液的制备方法，其特征在于：将粘弹性表面活性剂、交联剂、水混合均匀即可；
10.如权利要求9所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液的制备方法，其特征在于：所述交联剂包括水杨酸钠、对甲基苯磺酸钠、氯化钾。
...【技术特征摘要】
1.一种基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：由粘弹性表面活性剂、交联剂、水组成；所述粘弹性表面活性剂为废弃油脂通过预处理、一步胺解反应、碳链分布调整、季铵化反应制得。
2.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述废弃油脂为碳链长度大于c16、碘值低于100gi2/100g的泔水油、餐厨废弃油、废弃食用油。
3.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述预处理包括如下步骤：(1)将废弃油脂加热至50～80℃，确保废弃油脂中甘油三酯熔融，随后加入液碱中和废弃油脂中的游离脂肪酸；
4.如权利要求1所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述一步胺解反应是将预处理后的废弃油脂与n,n-二甲基-1,3-丙二胺混合后，在催化剂、90～160℃、氮气保护条件下进行胺解反应，待反应体系中胺值、羟值稳定后反应结束；然后分离副产物甘油与未反应的n,n-二甲基-1,3-丙二胺，得到脂肪酸酰胺丙基二甲胺；
5.如权利要求4所述的基于废弃油脂制备的清洁压裂液，其特征在于：所述催化剂包括乙醇钠、有...
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