[发明专利]粘弹性表面活性剂压裂液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明是关于一种粘弹性表面活性剂压裂液及其制备方法与应用，具体是指一种含有具多个亲水和疏水基团的两性表面活性剂的粘弹性压裂液、其制备方法以及该压裂液在油田压裂中的应用。

背景技术

我国油气田低渗透层储量丰富，但其自然产能低或根本无自然产能，不经过压裂增产改造提高单井产量，难以获得经济开发价值。应用压裂液技术开采这类油藏意义重大，压裂液的主要功能是含粘弹性液体携支掌剂带入压开地层，增加渗透率以使油气增产。

压裂液水化后的残渣多少直接影响压裂效果的高低。常用压裂液为高分子瓜胶聚糖类或其改性产品，此类压裂液含残渣量仍偏高。这些残留物均会对压裂裂缝支撑带渗透率和地层渗透率造成难以恢复的伤害，严重影响压裂增产效果。

粘弹性表面活性剂(VES)应用于油气田压裂液，由于其粘度是分子缔合聚集的结果，遇油后，聚集状态改变，变成球状低粘度液体，自动破胶，且由于其为小分子无残渣，对地层伤害小；此外，粘弹性表面活性剂压裂液现场施工简单，不需要过多的设备，无需交联剂，破胶剂和其他助剂，因此，有其独特的优点。美国专利5,551,516中公开了一种粘弹性表面活性剂基压裂液，在该压裂液中，与阳离子表面活性剂一起使用的还有如氯化钾或氯化铵的水溶性的无机盐和类似水杨酸钠的有机盐或醇作为稳定剂。美国专利5,964,295、6,435,277、6,412,561公开了使用粘弹性表面活性剂基压裂液的组成类型和使用方法。美国专利6,703,352公开了一种含碳链长12～24的单链两性表面活性剂与无机盐、有机盐的复配成分。CN1285700C公开了一种清洁压裂液的配方，由十八个碳原子的不饱和脂肪酸盐和盐水混合或十八个碳原子的脂肪酸、无机碱和盐水混合。CN1752173A公开了一种清洁压裂液添加剂，其组成为长碳链烷基季铵盐、长碳链烷基二甲基氧化胺、水杨酸盐、乙二醇醚、低碳醇、水。CN101775276A公开了一种可在较高地层温度条件下使用的压裂液制备方法，其包含Gemini阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、电解质盐、反离子盐、助溶剂和水等。CN102181279A公开了一种多亲水基的阳离子季铵盐型表面活性剂压裂液。

尽管粘弹性表面活性剂类压裂液具有无残渣、对地层伤害小等诸多优点，但目前这类粘弹性表面活性剂大规模应用的是其较高的使用浓度，相应的成本较高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新颖的表面活性剂类压裂液，在较低的浓度下就可以得到较高的增稠和粘弹性，以降低使用成本。

本发明的另一目的在于提供所述压裂液的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述压裂液的应用，具体是其在油田压裂中的应用。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种表面活性剂类压裂液，该压裂液中含有具多个亲水和疏水基两性表面活性剂。具体地，以该压裂液的总重量为基准，其组分包括：

具多个亲水和疏水基的两性表面活性剂0.1％～5％；

阴离子表面活性剂0.1％～2％；

盐0～4％；

其余加水至100％；

其中所述具多个亲水和疏水基的两性表面活性剂为具有二或三个亲水和疏水基团的酰胺两性表面活性剂。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性表面活性剂压裂液中，所述具多个亲水和疏水基的两性表面活性剂具有如下式I或式II所示结构：

式I中：x为2或3；R₁为总碳数24～54含x个-CO-的酰基；R₂为含碳2～5的亚甲基基团；R₃、R₄分别独立的为含碳1-4的烷基基团，或CH₂CH₂COO-，或CH₂CH₂OH；R₅为CH₂-或CH₂CH₂-基团。

根据本发明的具体实施方案，本发明的粘弹性表面活性剂压裂液中，所述R1具有如下式II～式VII任一所示结构：

上述式II～式VII中，R₆为含碳9～19的直链饱和或不饱和结构例如亚烷基，R₇为碳链7的亚烷基基团，R₈为碳链5的亚烷基基团，R₉为碳链8的亚烷基基团。