[發明專利]一種季銨鹽型表面活性劑壓裂液

有效

• 申請號: 201110057543.3
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102181279A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 羅平亞;張福祥;陳洪;彭建新;葉仲斌;朱繞云
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;B01F17/18
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種適合高溫油氣藏儲層改造的季銨鹽型粘彈性表面活性劑壓裂液。

背景技術

水力壓裂是改造油氣儲層、獲得工業產能的有效方法。在壓裂施工過程中，壓裂液性能的直接關系到壓裂施工的成敗和壓后增產效果。目前，水基壓裂液增稠劑多為瓜爾膠、羥丙基纖維素、聚丙烯酰胺等高分子物質。這類高分子物質的溶解分散性差，水不溶物多，對壓裂作業后返排液分析表明，返至地面的壓裂液只占泵入量的30％～45％，大部分滯留在地下。高分子殘渣的滯留會引起明顯的支撐劑傷害、地層滲透率下降等，嚴重影響油氣產量。

20世紀90年代中后期，斯倫貝謝公司研制出了基于表面活性劑的新型壓裂液體系，即粘彈性表面活性劑(Viscoelastic?Surfactant)壓裂液，簡稱VES壓裂液。VES壓裂液攜砂能力強，濾失低，無固相殘渣，對支撐劑滲透率傷害極小，可保留支撐劑導流能力95％以上，遇到油或烴類氣體可以自動破膠，反排徹底。然而，這類表面活性劑壓裂液適用的溫度范圍有限，通常不超過120℃，難以滿足油藏溫度高于120℃的高溫油氣藏的需要。

目前國內外清潔壓裂液主要采用季銨鹽作為增稠用主劑，廣泛應用的清潔壓裂液多由陽離子膠束劑和一定濃度的鹽溶液組成。陽離子膠束劑多為C₁₆-C₂₂含小飽和雙鍵的季銨鹽，使用的鹽一般為2％～4％的KCl或KBr。該類產品的合成原理和工藝較簡單，增稠效果明顯；但其缺點也很明顯，因地層巖石顆粒表面通常吸附有一定數量的負電荷，二者相互作用易改變油層巖石的潤濕性，對油層基質的滲透率產生小利的影響，并且抗溫能力有限(低于85℃)，不利于在現場推廣應用。近年來，清潔壓裂液的研究和應用正朝著多樣化、抗高溫、低成本的方向發展，但是大部分研究仍限于室內試驗階段，受合成工藝、成本等條件的限制，新產品較少進入現場。

對于清潔壓裂液用表面活性劑目前存在的主要問題有以下問題：

(1)對于地層溫度大于120℃的施工目的層，目前的大多數清潔壓裂液還遠遠達不到要求，雖然近年來中高溫清潔壓裂液的研究取得了一些階段性的成果，但是真正能夠在120℃粘度能保持在50mP·s以上的清潔壓裂液是少之又少。

(2)目前廣泛使用的增稠劑-各類表面活性劑的成本都不低，在保證壓裂液性能優良的前提下，盡量減少成本，合成或找到優質價廉的表面活性劑，也是在研究新型清潔壓裂液的同時所必須考慮到的。

高溫油氣藏在我國分布較廣，油氣儲量十分豐富，現有的壓裂液體系難以滿足這類油氣藏的有效開發。

發明內容

本發明的目的是提供一種適合高溫油氣藏儲層改造的季銨鹽型粘彈性表面活性劑壓裂液，表面活性高、抗溫、抗鹽能力良好的、可作為抗高溫用清潔壓裂液的粘彈性表面活性劑。

本發明所述的一種耐高溫季銨鹽型粘彈性表面活性劑壓裂液，按重量百分比由以下成分組成：

(1)雙離子頭基、三個離子頭基或四個離子頭基的季銨鹽型表面活性劑為0.1～7％；

(2)鹽為0.1～2％；

(3)水為余量；

所述的雙離子頭基的季銨鹽型陽離子表面活性劑結構式為：

其中，R₁和R₇選擇烷基、烷基芳基、烷基烷氧基、烷基胺基烷基或烷基酰胺基烷基之類的疏水部分，具有14到30個碳原子，為飽和或不飽和的支鏈或直鏈；R₂、R₃、R₅、和R₆選擇烷基、烷基芳基、烷基烷氧基、烷氧基、烷基胺基烷基或烷基酰胺基烷基之類，具有1到30個碳原子，為飽和或不飽和的支鏈或直鏈；R₄為具有2到30個碳原子的烷基、烷基芳基或烷氧基、烷基銨基烷基或烷基酰胺基烷基的部分，為飽和或不飽和的支鏈或直鏈；X^-為Cl^-或Br^-。

所述三個離子頭基的季銨鹽型陽離子表面活性劑結構式為：