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糖基阳离子型双子表面活性剂复配酸化压裂用助排剂,可降低表面张力、快速返排
来源:中国石油集团西部钻探工程有限公司 中国石油天然气集团有限公司 浏览 116 次 发布时间:2024-09-19
酸化压裂是油气田实现经济高效开发的重要举措,是非常规油气资源勘探开发、常规油气田增产稳产的主要技术手段。施工结束后需要及时破胶,并将破胶液返排出地面。破胶液返排不彻底会导致储层渗透率降低,破胶不完全甚至会产生残渣堵塞地层,对储层造成二次伤害。为了解决油酸化压裂后返排困难的问题,使用助排剂是常用的技术手段。助排剂的主要成分是表面活性剂,通过有效降低液体表面张力和界面张力、增大润湿角和降低毛管力以达到快速返排的目的。
目前国内外使用的助排剂种类较多,但大多时采用氟碳类表面活性剂与其他表面活性剂复配的方法制得。氟碳类表面活性剂表面活性较高,能够将表面张力降低至23mN/m以下。公开号为CN114456094A的中国专利文献公开了一种氟碳双子表面活性剂、助排剂及其制备方法,该助排剂包括氟碳双子表面活性剂、低分子醇、有机溶剂和阴离子表面活性剂,表面活性强,且抗盐性优异、抗温性好、耐酸碱性好、应用前景好。公开号为CN115785940A的中国专利文献公开了一种压裂酸化用破乳助排剂及其制备方法和使用方法,包含如下质量份的组分:氟碳表面活性剂8~15份;生物破乳剂1~2份;烷醇胺类化合物5~10份;双子阳离子表面活性剂8~15份;烷基糖苷3~8份;水25~35份。同时提供了一种压裂酸化用破乳助排剂的制备方法和使用方法。
破乳助排剂中所有组分相互作用,显著降低了表面张力和界面张力,用于油田储层的压裂和酸化处理中,能够有效抑制黏土膨胀,减少毛细管阻力和乳状液堵塞产生的阻力,提高破乳率和压裂,酸化后废液的返排率,从而提高了原油排出产量,实现了对油气层的保护。但以上专利文献均采用氟碳类表面活性剂作为其主要成分,氟类化合物在环境中和生物体的最终分解产物多是全氟辛烷磺酸和全氟辛烷羧酸,难以继续降解,同时具有生物蓄积性,因此毒性较大、污染严重,且价格昂贵。有鉴于此,开发绿色环保的助排剂体系成为亟待解决的问题。
技术人员新研发的糖基阳离子型双子表面活性剂制备方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有压裂用表面活性剂难以降解,具有生物毒性的问题。
制备步骤:
将所需量的2,3-环氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化铵和氨基葡萄糖盐酸盐溶于水中,反应后,得到糖基阳离子型双子表面活性剂的水溶液,其中,2,3-环氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化铵与氨基葡萄糖盐酸盐的摩尔比为2至2.2:1,2,3-环氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化铵与氨基葡萄糖盐酸盐的总质量与水的质量比为1:9。
糖基阳离子型双子表面活性剂的化学结构式
要点:
反应温度为50℃至80℃。
反应时间为4h至12h。
2,3-环氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化铵按以下步骤制备得到:
将所需量的N,N-二甲基烷基叔胺与环氧氯丙烷混合均匀,升温至50℃至80℃,回流反应1h至6h,冷却后得到2,3-环氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化铵。
N,N-二甲基烷基叔胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1:2至1:10。
糖基阳离子型双子表面活性剂在压裂用助排剂上的应用。酸化压裂用助排剂的配方为:原料按质量份数计,每一百份酸化压裂用助排剂中,阴离子表面活性剂为8.0份至9.5份,糖基阳离子型双子表面活性剂的水溶液为5份至20份,其余为水。
注:阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
新型糖基阳离子型双子表面活性剂制备方法操作简便,原料均绿色可降解,且不需分离提纯可直接使用,有利于工业化生产与推广应用。该糖基阳离子型双子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配得到的酸化压裂用助排剂,能够有效降低表面张力和界面张力,同时显著降低表面活性剂的用量,且无生物毒性,绿色环保,同时不含易燃、易爆、易挥发性物质,适用于不同作业环境下的酸化压裂作业。