[發明專利]一種中溫清潔壓裂液稠化劑合成方法及其應用

有效

• 申請號: 201410201382.4
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN103951593A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 盧敏暉;虞建業
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司
• 主分類號: C07C291/04
• 分類號: C07C291/04;C09K8/68
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明涉及采油工程技術領域，特別是水力壓裂技術領域中的壓裂液的調配技術。

背景技術

水力壓裂技術是低滲透、特低滲透油藏增產的主要技術手段。目前，該項技術主要使用聚合物類壓裂液，包括羥丙基胍爾膠、羧甲基羥丙基胍爾膠等植物膠類壓裂液及人工合成聚合物類壓裂液。由于聚合物類壓裂液破膠水化后形成粒徑大小不等的聚合物碎片，其中，絕大部分聚合物碎片粒徑比低滲儲層孔隙半徑大得多，因此在壓裂過程中，由于濾失作用，大量殘渣濃縮于填砂裂縫中，在支撐裂縫中濃縮胍爾膠減小裂縫孔隙；由于低滲透油藏孔喉半徑小，壓裂液中固含易對地層形成損害；生產過程中壓裂液殘渣返流堵塞支撐劑填充層，降低了裂縫導流能力。目前羥丙基胍爾膠HPG（一級品）的殘渣含量在300mg/L左右，羧甲基羥丙基胍爾膠GHPG（一級品）及低分子聚合物稠化劑的殘渣含量在100mg/L左右，注入10PV聚合物類壓裂液破膠液可使裂縫導流能力及低滲砂巖巖心滲透率傷害90%，對于低壓、特低滲儲層胍爾膠類壓裂液傷害問題尤其突出。

國內在清潔壓裂液方面做了大量的工作，研究了陽離子、陰離子、兩性表面活性劑清潔壓裂液，這些壓裂液體系具有無殘渣、對壓裂裂縫、地層傷害小等特點，但這些壓裂液體系使用氯化鈉（氯化鉀）濃度較高，一般為2%～6%，氫氧化鈉（氫氧化鉀）1%～6%，配液困難，并且陽離子表面活性劑生物降解性能差，陰離子表面活性劑使用濃度高，兩性離子表面活性劑使用條件苛刻等。

發明內容

本發明目的是為了克服現有聚合物壓裂液對低滲、特低滲儲層及裂縫傷害大，現有清潔壓裂液配制困難、使用條件苛刻等缺點，提出一種成分簡單、配制方便的清潔壓裂液稠化劑。

本發明包括以下步驟：

1）在無氧條件下，在氫氧化鈉或甲醇鈉催化條件下，將長鏈脂肪酸進行酰胺化，得到長鏈脂肪酸的胺化物；

2）將長鏈脂肪酸的胺化物與過氧化氫反應，制得清潔壓裂液稠化劑。

本發明常壓下即可制成，制作工藝簡單，氧化胺分子中氮氧之間為配位共價鍵，具有較大的偶極矩，極性大，增稠能力強，制成的產品在同等溫度下較常規清潔壓裂液表面活性劑及添加劑使用濃度低，配制簡便，成本低。

另外，由于二甲氨基丙胺隨著用量的增加，轉化率提高不很明顯，又考慮到二甲氨基丙胺價格貴，用量不宜再增大，所以本發明所述長鏈脂肪酸與二甲氨基丙胺的投料摩爾比為1︰1.05～1.1。

本發明所述酰胺化反應的溫度條件為165～175℃時，長鏈脂肪酸的轉化率可以大大提高，不用提純，直接進行第二步反應，利于工業化生產。

所述過氧化反應在1，2-丙二醇、碳酸氫鈉和乙二胺四乙酸存在下進行，過氧化反應的溫度條件為55±2℃。由于超過該溫度時，粘度值下降，所以本發明優選上述溫度條件。

由于1，2-丙二醇溶劑量過少，產品易形成凝膠，過多有效濃度降低；碳酸氫鈉作催化劑，在此范圍內效果好，過多會析出；乙二胺四乙酸為金屬離子絡合劑，防止重金屬離子催化分解過氧化氫，加量多時會影響流變性。所以，本發明在所述過氧化反應時，長鏈脂肪酸的胺化物、1，2-丙二醇、碳酸氫鈉、乙二胺四乙酸和過氧化氫的投料質量比為100︰84︰1.90～2.52︰0.05︰10.5。

在所述過氧化反應時，先將長鏈脂肪酸的胺化物、1，2-丙二醇、碳酸氫鈉和乙二胺四乙酸混合升溫至45～50℃后，再滴加過氧化氫水溶液，可以防止過氧化氫過熱分解。

本發明另一目的是提出以上清潔壓裂液稠化劑在清潔壓裂液中的應用。

將中溫清潔壓裂液稠化劑和NaCl、NaOH、水混合制成清潔壓裂液，所述清潔壓裂液中溫清潔壓裂液稠化劑和NaCl、NaOH分別占清潔壓裂液總質量的2.0%～3.0%、0.75%～1%和0.2%。

本應用方法中所使用的稠化劑和NaCl、NaOH的量都較少，濃度低，氧化胺水溶液在pH>7時，主要呈非離子表面活性性質，對壓裂裂縫傷害小，生物降解性好，對環境影響小。

附圖說明

圖1為清潔壓裂液的粘度與溫度、時間的關系圖。

圖2為清潔壓裂液的另一粘度與溫度、時間的關系圖。

圖3為清潔壓裂液對導流能力的傷害率關系圖。

具體實施方式

一、清潔壓裂液稠化劑（JSCF-100）合成

1、表面活性稠化劑合成基本原理：