[发明专利]一种pH值响应型三元复合超分子清洁压裂液

说明书

本发明属于油气田开发中的采油化学技术领域，公开了一种pH值响应型三元复合超分子清洁压裂液配方，其组分及比例如下：表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵，4‑羧基苯甲醛，苯胺，摩尔比60：40：40。制备方法：分别称取三种物质，加入蒸馏水中，在100r/min的搅拌速度下搅拌至溶液中无可见颗粒，即得到所述pH值响应型三元复合超分子清洁压裂液。本发明的清洁压裂液不仅可以避免低聚表面活性剂复杂的合成过程，同时具有pH值响应性能。当pH值从7.25降低到3.16时，三元复合溶液从透明的凝胶状流体转变为低黏流体，黏度从4.8×104降低至1mPa·s，当pH再次升高时黏度恢复。pH值响应性能使压裂液可快速破胶，无残渣，是一种是理想的低成本清洁压裂液，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于油气田开发中的采油化学技术领域，具体涉及一种pH值响应型三元复合超分子清洁压裂液及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

清洁压裂液，即黏弹性表面活性剂压裂液(简称VES压裂液)在非常规油气藏的开发中具有广阔的应用前景，因使用的稠化剂分子结构简单、溶解性好、对地层伤害小、破胶性好等一系列优点，在实际开采油气过程中表现优异。但仍存在稠化剂用量较大且不耐温的问题。目前非常规油田的开发集中于高温高矿化度油藏，因此现有的清洁压裂液体系在低表面活性剂用量下并不能满足黏度要求，而利用双子表面活性剂为稠化剂的清洁压裂液虽然稠化剂的使用浓度较低，但较为复杂的合成工艺也造成此类清洁压裂液的使用成本较高，制约了其大规模生产应用。

超分子表面活性剂作为一种通过非共价键构筑的超分子体系，不仅可以避免低聚表面活性剂复杂的合成过程，同时具有低浓高效且黏度可控的特点。目前，基于超分子的研究已经发展成为一门全新的超分子科学，并且在表面活性剂、聚合物、生物大分子等领域均取得了一系列研究成果。其中在表面活性剂方面，利用非共价作用力构筑超分子表面活性剂(Supramolecular amphiphiles)的研究越来越多。通过非共价作用构筑与传统低聚表面活性剂具有相似结构的超分子表面活性剂，可以有效避免繁琐而复杂的合成过程，充分发挥出构筑基元绿色环保、简单快捷的特性。同时，这些超分子表面活性剂也拥有与传统低聚表面活性剂类似的低临界胶束浓度和高表面活性，具有更加多样化的聚集体自组装结构，在分子结构上也十分有利于蠕虫状胶束的形成，在较低的用量下就可自组装得到高黏弹性流体。超分子化学的目的是通过非共价的分子间相互作用力构筑高度复杂的化学体系，实现分子识别、催化、转移运输等不同功能，其最典型的特点就是动态可逆性。这些独特的性质都赋予了超分子表面活性剂广阔的应用前景，尤其是在清洁压裂液研制方面表现的最为显著。

发明内容

针对现有技术的不足，针对现有技术的不足，本发明利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵和4-羧基苯甲醛以及苯胺以摩尔比为60：40：40开发了一种pH值响应型三元复合超分子清洁压裂液体系，其制备方法简单，成本低廉。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种pH值响应型三元复合超分子清洁压裂液，包括：十六烷基三甲基氯化铵、4-羧基苯甲醛、苯胺。

本发明可以通过改变三元复合溶液的pH值来触发体系的黏弹性可逆变化，当溶液的pH值为7.25左右时，溶液为透明的凝胶状流体，表观黏度在4.8×10⁴mPa·s。加入HCl调节pH值至3.02后，溶液表现为水的状态，表观黏度约为1mPa·s。继续加入NaOH调节pH值至7.25，黏度恢复至原有水平。如此反复调节三个循环后，清洁压裂液的表观黏度并没有产生任何衰退，具有较高的黏度保留率。这种pH值响应性能使三元复合超分子体系在高黏度下可用于压裂，同时通过在地下调整pH，可实现迅速破胶、无残渣、对地层无伤害。调整pH值后黏度降低至1mPa·s，符合清洁压裂液的通用技术标准。