[发明专利]一种用于高温自转向酸的黏弹性表面活性剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于高温自转向酸的黏弹性表面活性剂，其结构式如下：其中，n为具有2～8个碳原子的饱和烷烃，R₁为具有18～28个碳原子的饱和或不饱和烷烃，R₂、R₃均独立为甲基、乙基、氢原子，R₂、R₃可相同或不同，X^‑为Cl^‑、Br^‑、F^‑、CO₃^2‑、SO₄^2‑、HCOO^‑、CH₃COO^‑中的任意一种。该表面活性剂的制备方法为：其由脂肪酸与有机胺通过酸胺缩合反应生成中间产物，继而与金属氢化物反应生成脂肪胺，再加入酸液将其质子化，即可得到超长链黏弹性阳离子表面活性剂。本发明还提供了以该表面活性剂作为自转向酸的稠化转向剂的应用。本发明的表面活性剂作为稠化转向剂的自转向酸能够在150℃高温下使用，具有结构稳定、酸液增稠、均匀酸化和自动转向等优点。

技术领域

本发明涉及油气开采领域，特别是涉及一种用于高温自转向酸的黏弹性表面活性剂、制备方法及应用。

背景技术

为了恢复和提高低渗油气井产量，常将酸液(通常为20％浓度的盐酸)注入储层，通过酸液对岩石胶结物(胶结物多为有碳酸盐类和粘土)或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复储层的渗透性，扩大油气渗流通道(K.M.Bartko,F.F.Chang,L.A.Behrmann,I.C.Walton.Effective matrix acidizing in carbonate reservoir-Does perforating matter？Paper presented at SPE Middle East Oil and Gas Showand Conference,MEOS,Proceedings,Bahrain,250-259,2007)。但长期以来，常规酸体系一直存在着两个问题：(1)与储层岩石反应速度快，导致酸化距离过短，难以实现深部酸化。(2)由于储层的非均质性，酸液在注入进地层后，遵循阻力最小的原则，优先进入高渗透率区域，而不是进入最需要酸化处理的低渗透区；而且，后续注入的酸液将沿阻力较小的已反应的大孔道流动，使高渗区域过度酸化，而中低渗区域则得不到有效解堵改善，最终导致层间非均质性进一步增大(F.Chang,Q.Qu,W.Frenier.A novel self-diverting-aciddeveloped for matrix stimulation of carbonate reservoirs.Paper SPE65033presented at the SPE International Symposium on Oilfield Chemistry heldin Houston,Texas,13–16February 2001)。

为了解决上述问题，2000年斯伦贝谢公司将黏弹性表面活性剂(viscoelasticsurfactant，VES)作为稠化转向剂引入常规酸液体系中，用于碳酸岩储层的酸化作业。当此稠化酸液泵入储层后，由于其黏度高，可延缓氢离子(H⁺)向岩石表面的扩散速度，降低酸岩反应速率，延长酸液在储层的作业时间。且随着酸岩反应的进行(CaCO₃+2HCl＝CaCl₂+H₂O+CO₂↑)，HCl浓度不断降低，pH值升高，金属离子(Ca²⁺)不断产生，使酸液体系黏度进一步增加。此高黏度酸液不仅可进一步降低酸岩反应速率，而且还可暂时封堵高渗透率区域，迫使后续注入的酸液进入中低渗区，实现酸液的分流转向，达到储层深部酸化和均匀酸化的双重目的。这种仅由自身pH值变化就可实现酸液自动转向的酸液体系被称之为黏弹性表面活性剂自转向酸(viscoelastic self-diverting acid，VDA)。