[發明專利]β-CD雙子粘彈性表面活性劑及制備方法和耐溫抗鹽清潔壓裂液

在審

• 申請號: 202110962234.4
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113600095A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 毛金成;徐濤;毛金樺;張陽;楊小江;林沖
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B01F17/18
• 分類號: B01F17/18;B01F17/22;C09K8/60;C09K8/68;C09K8/90;C08B37/16
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 郭艷艷

本發明公開了一種β?CD雙子粘彈性表面活性劑及制備方法和耐溫抗鹽清潔壓裂液。本發明采用環糊精基團、長鏈叔胺和環氧氯丙烷制備β?CD雙子粘彈性表面活性劑，該表面活性劑的臨界膠束濃度比普通表面活性劑低2?3個數量級，將制得的表面活性劑作為稠化劑用于制備清潔壓裂液，表面活性劑與反離子鹽或無機鹽復配制得的清潔壓裂液使用量低，在120℃、170s^?1下60min后黏度能維持在150mPa·s左右，滿足現場施工對清潔壓裂液的黏度要求，并且具有優異的耐溫耐剪切性、黏彈性和懸浮支撐作用，可用于高溫油氣藏的壓裂增產改造。

技術領域

本發明涉及油田化學技術領域，具體涉及一種β-CD雙子粘彈性表面活性劑及制備方法和耐溫抗鹽清潔壓裂液。

背景技術

當今世界，全球多數大型高滲透油氣田已經進入開采后期，世界各國對石油的需求卻在持續上升，國內外石油勘探和開發的隊伍開始向低滲、超低滲及非常規的邊際油氣藏進軍，儲層壓裂改造成為提高原油采收率的關鍵，油田生產對儲層動用程度和壓裂改造效率的要求不斷提高，常規的儲層改造(包括改造工藝和工作液)暴露出了種種弊端，尤其是隨著非常規頁巖氣、致密油等的開發，常規的儲層改造已不能滿足目前壓裂改造的要求，而工作液作為儲層改造的“靈魂”，它的好壞決定著改造措施的成敗，高性能工作液的研發成為目前非常規油氣藏儲層改造中亟待解決的問題。因此，應盡快開發出穩定、環保的替代材料。幸運的是，以小分子粘彈性表面活性劑(Viscoelastic Surfactant，簡稱VES)為稠化劑的清潔壓裂液與地層水或者油氣相遇時，即可發生破膠，沒有任何不溶物殘渣。除此之外，清潔壓裂液體系的出現成功解決了上述問題。

VES是水基壓裂液的一種，其作用機理如下：在表面活性劑溶液中，初始以單分子狀態存在的表面活性劑隨濃度的增長依次團結為球形膠束、棒狀膠束或蠕蟲狀膠束，逐步形成交聯的網狀結構，從而實現攜帶支撐劑和壓裂造縫的目的；在表面活性劑溶液體系中加入適量的反離子鹽，可促進膠束結構的形成。當這種膠束溶液遇到大量水或者油，由于親水或親油基團的特性會使雙子表面活性劑分子大大增溶，膠束結構解鏈或打散，膠束溶液則自動破膠。與傳統的水基植物膠壓裂液相比，清潔壓裂液具有配制簡單、低磨阻、無殘渣、對地層傷害小、施工后返排速度較快、返排率高等諸多優點。但是傳統的清潔壓裂液以單鏈表面活性劑為稠化劑，耐溫性能較差，因此其使用受到一定限制。雙子表面活性劑含有一個親水性基團(離子頭基或極性基團)和兩個疏水性基團(脂肪鏈、碳硅鏈或碳氟鏈)，并在兩極性基團處由連接基團將它們相連接。這種特殊結構決定了雙子表面活性劑很多獨特的性質，如高表面活性、低臨界膠束濃度、優良的潤濕性、獨特的流變特性等。將雙子表面活性劑作為稠化劑來配制清潔壓裂液，可以解決傳統清潔壓裂液所存在的缺陷。雖然將雙子表面活性劑作為稠化劑配制的清潔壓裂液能起到耐溫性能，而在提高耐溫性能的同時也能起到抗鹽性的清潔壓裂液還未見有報道。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種β-CD雙子粘彈性表面活性劑及制備方法和耐溫抗鹽清潔壓裂液，將β-CD雙子粘彈性表面活性劑用于配制清潔壓裂液體系，該清潔壓裂液體系具有優異的懸砂性能與優異的耐溫抗鹽性，現場配制簡單，自動破膠，地層傷害小。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：提供一種β-CD雙子粘彈性表面活性劑，其結構式為：

其中，R為碳原子數17-21的飽和烴鏈或不飽和烴鏈，優選R為芥酸基或油酸基，芥酸基為芥酸脫除羧基后剩余的部分，油酸基為油酸脫除羧基后剩余的部分。

本發明的有益效果為：β-CD雙子粘彈性表面活性劑中選用β-CD(環糊精)作為間隔基，由于其分子體積較大，相對增大了親水基團的面積，從而增大了表面活性劑的堆積參數P，與常規的單尾表面活性劑相比，雙子表面活性劑具有更低的臨界膠束濃度(CMC)，具有更強的降低表面張力的能力，且增黏更明顯，本申請環糊精連接兩條鏈相比連接一條鏈，不僅保持了耐溫性，還降低了用量，提高了耐鹽性。