[发明专利]耐温耐盐型粘弹性表面活性剂的制备及在油田增产工作液中的应用

说明书

本发明提出了一种含有苯环结构及甜菜碱结构的两性离子型Gemini粘弹性表面活性剂的制备方法和以其为稠化剂的高矿化度水基清洁压裂液、VES泡沫压裂液的配方。高矿化度水基清洁压裂液，其包括上述耐盐型双子两性离子粘弹性表面活性剂2‑5wt％，无机盐类占3‑20wt％，余量为水，即用矿化度在30000‑150000mg/L的海洋水或地层产出水配制的清洁压裂液。该类型粘弹性表面活性剂可以采用高矿化度地层产出水直接配制，且配制的压裂液耐温、耐剪切良好，在160℃、170s^‑1的剪切条件下，2小时后黏度维持在50mPa.s以上。高矿化度VES泡沫压裂液，其液相部分包括上述耐盐型双子两性离子粘弹性表面活性剂1‑3wt％，以及0.3‑0.6wt％十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，无机盐类占3‑15wt％，余量为水，即用矿化度在30000‑150000mg/L的海洋水或地层产出水配制的VES溶液；气相为氮气，泡沫干度(泡沫质量)为70％‑85％，其泡沫半衰期在90℃下可达893分钟。

技术领域

本发明涉及油气田增产改造工作液技术领域，具体涉及一种耐温耐盐型双子两性离子粘弹性表面活性剂的制备方法以及其在高矿化度水基清洁压裂液、高矿化度清洁泡沫压裂液中的应用。其优异的耐盐性使其在高矿化度地层水或海水中形成蠕虫状胶束从而赋予流体良好的粘弹性能，在实现压裂液低伤害的同时还解决了内陆地区油田或海洋油气开发过程中淡水资源缺乏的问题。

背景技术

随着常规油气资源的开发与衰竭，大量的低渗或超低渗非常规油油气资源越来越受到石油公司的关注，为实现该类油气资源的经济高效开发，水力压裂成为极其重要的一个环节。在储层改造技术当中，水力压裂技术是提高油气田生产效率的最主要措施之一，且压裂液的性能直接关系着水力压裂的成败。常规的压裂液体系多为瓜尔胶体系或聚丙烯酰胺类聚合物体系，其在交联剂的作用下形成的冻胶体系具有良好的耐温耐剪切性。然而，由于其稠化剂分子具有较大的分子量，在储层中极易形成残渣从而堵塞岩石基质孔喉，从而造成二次伤害。因此，开发出低伤害的清洁压裂液是相关工作者一直不断努力的。

由粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant，简称VES)配制的清洁压裂液体系通过小分子表面活性剂自组装形成虫状胶束，同时胶束间相互缠绕形成了三维网状结构，从而赋予流体极佳的粘弹性，体现出优越的携砂性能。相比瓜尔胶或聚合物体系的水基压裂液，VES清洁压裂液体现出许多优势：①配液简单，无需交联剂、杀菌剂等；②压裂液体系低摩阻，可降低泵阻力；③粘弹性好，具有良好的携砂性能；④表面活性剂分子量小，易返排，与地层中烃类流体接触能自行破胶，无需破胶剂；⑤不形成滤饼，对地层伤害小，因此在油气田增产中的许多领域和环节得到了应用，具有极为优良的增产效果。

然而VES清洁压裂液仍存在许多不足之处，如耐温性能较差、双尾VES分子耐盐性较差等。目前，储层条件越来越苛刻，同时淡水资源的保护也越发受到重视，因此，研发出同时具有耐温性能及耐盐性能的双子粘弹性表面活性剂成为了相关工作者的攻关重点。双子VES分子配制的溶液相比常规VES分子具有更强的耐温性、粘弹性，因此其作为VES清洁泡沫工作液的基液对开发非常规资源也具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有苯环及磺基甜菜碱的耐温耐盐型双子两性离子型粘弹性表面活性剂及其制备方法以及高矿化度水基清洁压裂液，以解决现有粘弹性表面活性剂存在的耐温性能不佳、耐盐性能差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种含有苯环及磺基甜菜碱的耐温、耐盐型双子两性离子粘弹性表面活性剂，具有如下结构式：

其中，R为碳原子数17-21的饱和烃链或不饱和烃链。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，R为芥酸的疏水碳链、油酸的疏水碳链或硬脂酸的疏水碳链。

其中，芥酸的疏水碳链结构式为：