[发明专利]一种粘弹性表面活性剂组合物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种粘弹性表面活性剂组合物及其制备方法与应用，组合物包括摩尔比为1:(0.01～100)的组分A与组分B，其中组分A为烃基苯胺聚醚二烷基羧酸盐，结构式如式I所示：组分B为聚醚烃基季铵盐，结构式如式II所示：式中，Rsubgt;1/subgt;，Rsubgt;4/subgt;，Rsubgt;5/subgt;，Rsubgt;6/subgt;为Csubgt;1/subgt;～Csubgt;30/subgt;的烃基，Rsubgt;2/subgt;为Csubgt;1/subgt;～Csubgt;6/subgt;的亚烷基，Rsubgt;3/subgt;为H或Csubgt;1/subgt;～Csubgt;4/subgt;的烷基，Xsupgt;h‑/supgt;为阴离子，其中h为该阴离子的阴电荷数；x≥1，y≥1，且x+y＝2～20；z＝1～10；其中M选自碱金属、NHsubgt;4/subgt;、H中的一种。与现有技术相比，本发明中粘弹性表面活性剂组合物可用作压裂液减阻剂，应用于页岩气藏储层的气藏开采生产中，使得减阻率可达到78％以上，有利于提高油气采收率。

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，涉及一种粘弹性表面活性剂组合物及其制备方法与应用。

背景技术

油层水力压裂的过程是在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度的压裂液向油层注入，并使井筒内压力逐渐升高，从而在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石的抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝：继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，达到增产增注的目的。压裂液的用量大，而且需要经过地下长距离的传输，因此需要耗费巨大的能量。在页岩气压裂过程中，随着排量的提高，工作液在管线中的摩擦阻力将成倍地增加，使施工的泵压大部分消耗在克服管路摩阻上；又因摩阻增大，排量难于提高，裂缝很难向前延伸，达不到形成缝网的目的。所以降低压裂液在管线及地层的摩阻是提高效率的有效途径。减阻剂的加入可以大大降低压裂液体系的摩阻，降低能耗，从而产生经济效益。

根据作用原理，水基减阻剂可分为柔性高分子和粘弹性表面活性剂。粘弹性表面活性剂减阻剂的优点主要体现在以下三个方面：一是减阻性能优良；二是表面活性剂不会发生剪切降解而导致减阻作用消失；三是可以降低压裂液的表面张力，抑制水锁伤害。因此粘弹性表面活性剂减阻剂体系有良好的应用前景，越来越受到人们的重视。

粘弹性表面活性剂(VES)是一类具有疏水基和亲水基两亲结构，在水溶液中能够自组装形成蠕虫状胶束，具有较好的弹性和较高粘度的表面活性剂。粘弹性表面活性剂近年来引起了人们的广泛关注，特别是在高温下能够稳定的粘弹性表面活性剂和稀溶液中的粘弹性表面活性剂。当表面活性剂的浓度低于临界胶束浓度时，表面活性剂分子在溶液中以单体的形式存在。当表面活性剂的浓度高于临界胶束浓度时，开始形成胶束。当表面活性剂的浓度继续增大时，会形成不同形状的胶束，从而引起溶液粘度的变化。例如，溶液的粘度会随着蠕虫状胶束或囊泡的形成而显著增加。这些胶束在水溶液中的增稠效应归因于柔性胶束之间的缠绕和氢键的作用。专利WO 116117A1报道了利用阴离子表面活性剂(例如油酸钠)与阳离子表面活性剂(例如十八烷基三甲基氯化铵)按照一定比例复配，形成一种具有粘弹性的体系；US 4615825公开了采用十六烷基三甲基氢氧化铵、水杨酸、氢氧化钠按照适当比例复配，形成一种粘弹性表面活性剂；中国专利CN 1177974公开了一种烷基甜菜碱与硫酸盐型或者磺酸盐型阴离子表面活性剂的复配方案，可形成一种粘弹性表面活性剂。上述体系都具有一定的减阻性，但存在以下问题：粘弹性差、减阻率低、容易造成地层伤害的问题。其中聚合物类粘弹性体系不易破胶，返排困难，所以容易造成堵塞，形成地层伤害；而一般粘弹性表面活性剂体系，粘弹性较差，减阻效果还可以进一步提高。将本发明的减阻剂作用于西南油气分公司川西地区施工现场水，减阻率可以达到88％。

发明内容