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糖基陽離子型雙子表面活性劑復(fù)配酸化壓裂用助排劑,可降低表面張力、快速返排

來源:中國石油集團西部鉆探工程有限公司??中國石油天然氣集團有限公司 瀏覽 347 次 發(fā)布時間:2024-09-19

酸化壓裂是油氣田實現(xiàn)經(jīng)濟高效開發(fā)的重要舉措,是非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)、常規(guī)油氣田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要技術(shù)手段。施工結(jié)束后需要及時破膠,并將破膠液返排出地面。破膠液返排不徹底會導(dǎo)致儲層滲透率降低,破膠不完全甚至?xí)a(chǎn)生殘渣堵塞地層,對儲層造成二次傷害。為了解決油酸化壓裂后返排困難的問題,使用助排劑是常用的技術(shù)手段。助排劑的主要成分是表面活性劑,通過有效降低液體表面張力和界面張力、增大潤濕角和降低毛管力以達(dá)到快速返排的目的。


目前國內(nèi)外使用的助排劑種類較多,但大多時采用氟碳類表面活性劑與其他表面活性劑復(fù)配的方法制得。氟碳類表面活性劑表面活性較高,能夠?qū)⒈砻鎻埩档椭?3mN/m以下。公開號為CN114456094A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種氟碳雙子表面活性劑、助排劑及其制備方法,該助排劑包括氟碳雙子表面活性劑、低分子醇、有機溶劑和陰離子表面活性劑,表面活性強,且抗鹽性優(yōu)異、抗溫性好、耐酸堿性好、應(yīng)用前景好。公開號為CN115785940A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種壓裂酸化用破乳助排劑及其制備方法和使用方法,包含如下質(zhì)量份的組分:氟碳表面活性劑8~15份;生物破乳劑1~2份;烷醇胺類化合物5~10份;雙子陽離子表面活性劑8~15份;烷基糖苷3~8份;水25~35份。同時提供了一種壓裂酸化用破乳助排劑的制備方法和使用方法。


破乳助排劑中所有組分相互作用,顯著降低了表面張力和界面張力,用于油田儲層的壓裂和酸化處理中,能夠有效抑制黏土膨脹,減少毛細(xì)管阻力和乳狀液堵塞產(chǎn)生的阻力,提高破乳率和壓裂,酸化后廢液的返排率,從而提高了原油排出產(chǎn)量,實現(xiàn)了對油氣層的保護。但以上專利文獻(xiàn)均采用氟碳類表面活性劑作為其主要成分,氟類化合物在環(huán)境中和生物體的最終分解產(chǎn)物多是全氟辛烷磺酸和全氟辛烷羧酸,難以繼續(xù)降解,同時具有生物蓄積性,因此毒性較大、污染嚴(yán)重,且價格昂貴。有鑒于此,開發(fā)綠色環(huán)保的助排劑體系成為亟待解決的問題。


技術(shù)人員新研發(fā)的糖基陽離子型雙子表面活性劑制備方法,克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足,其能有效解決現(xiàn)有壓裂用表面活性劑難以降解,具有生物毒性的問題。


制備步驟:


將所需量的2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨和氨基葡萄糖鹽酸鹽溶于水中,反應(yīng)后,得到糖基陽離子型雙子表面活性劑的水溶液,其中,2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨與氨基葡萄糖鹽酸鹽的摩爾比為2至2.2:1,2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨與氨基葡萄糖鹽酸鹽的總質(zhì)量與水的質(zhì)量比為1:9。

糖基陽離子型雙子表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

要點:


反應(yīng)溫度為50℃至80℃。


反應(yīng)時間為4h至12h。


2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨按以下步驟制備得到:


將所需量的N,N-二甲基烷基叔胺與環(huán)氧氯丙烷混合均勻,升溫至50℃至80℃,回流反應(yīng)1h至6h,冷卻后得到2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨。


N,N-二甲基烷基叔胺與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1:2至1:10。


糖基陽離子型雙子表面活性劑在壓裂用助排劑上的應(yīng)用。酸化壓裂用助排劑的配方為:原料按質(zhì)量份數(shù)計,每一百份酸化壓裂用助排劑中,陰離子表面活性劑為8.0份至9.5份,糖基陽離子型雙子表面活性劑的水溶液為5份至20份,其余為水。


注:陰離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉、脂肪酸甲酯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的一種或多種。


新型糖基陽離子型雙子表面活性劑制備方法操作簡便,原料均綠色可降解,且不需分離提純可直接使用,有利于工業(yè)化生產(chǎn)與推廣應(yīng)用。該糖基陽離子型雙子表面活性劑與陰離子表面活性劑復(fù)配得到的酸化壓裂用助排劑,能夠有效降低表面張力和界面張力,同時顯著降低表面活性劑的用量,且無生物毒性,綠色環(huán)保,同時不含易燃、易爆、易揮發(fā)性物質(zhì),適用于不同作業(yè)環(huán)境下的酸化壓裂作業(yè)。