粘弹性表面活性剂及其制作方法和应用技术

本发明专利技术涉及粘弹性表面活性剂及其制作方法和应用。公开了维修井筒的方法，包括向下钻进地放置包含表面活性剂混合剂的组合物，该表面活性剂混合剂包含阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂，其中阳离子表面活性剂包括硬脂基三甲基氯化铵、甲苯磺酸十六烷基三甲基铵、辛基三甲基氯化铵、二十二碳烯基二(羟乙基)甲基氯化铵、二十二碳烯基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、癸基三甲基氯化铵、癸基三甲基溴化铵或它们的组合；在存在少于约30wt.％的水溶助剂的情况下，表面活性剂混合剂在与水溶液接触时形成增粘组合物。

【技术实现步骤摘要】

本申请是申请日为2010年03月17日的题为"粘弹性表面活性剂及其制作方法和 应用"的中国专利申请号201080025087. 8的分案申请。本公开内容总体上涉及井筒维修液 体（wellboreservicingfluid)。更具体地，本专利技术涉及粘弹性表面活性剂及其制作方法 和应用。
技术介绍
天然资源，例如天然气、石油和存在于地层（subterraneanformation)或地下区 域（subterraneanzone)中的水，常常通过沿着地层向下钻取井筒同时在钻井中循环钻 井液来获得。在钻取井筒过程中，钻井液在钻柱中向下循环，通过钻头，直至遍及井筒壁 与钻柱之间的环面的表面上。钻柱可以是钻管、套管柱或其它任何合适的管道。特别地， 循环钻井液润滑钻头，将钻肩携带到表面上，并平衡施加到井筒上的地层压力（formation pressure)。一个与钻取井筒相关的问题可能是大量钻井液漏失至地层中。这个问题可称 为"井漏"，钻井液漏失至其中的地层部分被称为"漏失带"。除了钻井液外，其他液体也会遭 遇井漏，例如，循环在井筒中的隔离液、完井液（如盐水）和修井液。其中，隔离液指的是用 于将一种专用液体与其它液体物理隔离的液体；完井液指的是在开始生产前使用的用来促 进最终操作的无固液体（solids-freeliquid);而修井液指的是井控液体，用在性能维护 过程或产经井（hydrocarbonproducingwell)的修补处理过程中。引发井漏的原因有很 多。例如，井筒穿透的地层可能是高渗透性的，或者其中可能包含断裂或裂缝。此外，地层 在液体施加的液体静压力下可能会发生破裂，而将液体漏失进入地层。例如，由于钻井液的 液体静压力可能会引起地层中的断裂产生或加重，从而导致钻井液漏失进入那些断裂中。 在控制井漏方面已经研发了很多方法。一种惯用的控制井漏的方法涉及将堵漏 物料放在漏失带中。可将这些堵漏物料放在地层中例如作为堵漏剂（lostcirculation pill)，以试图控制和/或防止井漏。常规的堵漏剂可能会存在很多缺陷，如获得理想性能 (例如粘度等）需要大量的物料，还存在处理结束后移除该堵漏剂组成物料所涉及的困难。 因此，合乎需要的是研发用于控制井漏的改进的组合物。
技术实现思路
本文公开了一种维修（保养）井筒的方法，包括向下钻进地（downhole)放置一种 组合物，该组合物包含表面活性剂混合剂（surfactantpackage)，其包括阳离子表面活性 剂和阴离子表面活性剂，其中，在存在少于约30wt. %的水溶助剂（助水溶物，hydrotrope) 的情况下，表面活性剂混合剂在与水溶液接触时形成增粘组合物。【附图说明】 为了更全面的理解本公开内容及其优点，提供以下结合附图的简要说明以及具体 实施方式：图1和图2为实施例1中样品的粘度作为剪切率的函数的曲线图。图3为实施例2中样品的粘度作为表面活性剂百分率的函数的曲线图。图4-图5为实施例3中样品的复数粘度、储能模量和损耗模量作为频率的函数的 曲线图。图6-图7为实施例4中样品的零剪切粘度作为温度的函数的曲线图。 图8为实施例5中样品的零剪切粘度作为温度的函数的曲线图。图9为实施例6中样品的复数粘度、储能模量和损耗模量作为频率的函数的曲线 图。 图10为实施例6中样品的粘度和剪切应力（shearstress)作为剪切速率的函数 的曲线图。图11为实施例6中样品的粘度作为阳离子表面活性剂百分比的函数的曲线图。图12为实施例7中样品的零剪切粘度作为SDBS重量百分比的函数的曲线图。图13为实施例8中样品的粘度和剪切应力作为剪切速率的函数的曲线图。【具体实施方式】 从一开始就应该认识到，尽管下文提供了一种或多种实施方式的说明性实施，然 而不管是目前已知的还是现存的，已公开的体系和/或方法可利用任何多种技术加以实 施。本公开内容决不应局限于以下例示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权 利要求的范围连同其等同物的整个范围内对其进行修改。 本文公开了组合物（例如井筒维修组合物（井筒保养组合物）），其包含至少一种 阳离子表面活性剂和至少一种阴离子表面活性剂。据称这些组合物含有阳离子阴离子表面 活性剂混合剂（cationicanionicsurfactantpackage，CASP)。在一种实施方式中，CASP 可以与井筒维修液体的一种或多种组分反应形成一种下文以CASP-VC表示的增粘组合物。 本专利技术所述这种类型的CASP-VC可用于各种井筒维修操作。例如，CASP-VC可用于处理经 历井漏的井筒。本专利技术将在下文中详细描述CASP和CASP-VC的成分及其制作方法和应用。 在一种实施方式中，CASP包含阳离子表面活性剂。表面活性剂通常为可降低溶 解其的液体的表面张力的润湿剂，使其较容易的分散并降低两种液体间的界面张力。每种 表面活性剂都有可与水分子连接的亲水头部和排斥水分子并将其自身连接至憎水性材料 (如油和脂）的疏水尾部。本专利技术中的阳离子表面活性剂具有带正电荷的头部和含碳链的 疏水尾部。适用于本公开内容中的阳离子表面活性剂可含有长度为约8到约24的碳链， 可替换地，其长度可以为约8至约18,可替换地从约12至约22,可替换地从约16至约24。 适用于本公开内容中的适合的阳离子表面活性剂的实例包括但不限于：季铵盐、乙氧基化 季铵盐、氧化胺（胺氧化物）或它们的组合。在一种实施方式中，阳离子表面活性剂包括 硬脂基三甲基氯化铵、甲苯磺酸十六烷基三甲基铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲 基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二 烷基三甲基溴化铵、癸基三甲基氯化铵、癸基三甲基溴化铵、辛基三甲基氯化铵、二十二碳 烯基二（羟乙基）甲基氯化铵、二十二碳烯基三甲基氯化铵，或它们的组合。在一种实施 方式中，基于CASP的总重量，存在于CASP中的阳离子表面活性剂的量为约0.Olwt. %至约 99. 99wt. %，可替换地为约0?Iwt. %至约99. 9wt. %，可替换地为约Iwt. %至约99wt. %。 在一种实施方式中，CASP含有阴离子表面活性剂。这里阴离子表面活性剂具有带 负电荷的头部和含有碳链的疏水尾部。适用于本公开内容中的阴离子表面活性剂可含有长 度为约8至约24的碳链，可替换地为约8至约18,可替换地为约12至约22,可替换地为约 18至约24。适用于本公开内容中的适合的阴离子表面活性剂包括但不限于酸的碱金属盐 (alkalisalt)、脂肪酸的碱金属盐、酸的碱性盐（alkalinesaltsofacids)、酸的钠盐、月旨 肪酸的钠盐、硫酸烷酯盐、烷基乙氧基化物（烷基乙醇盐，alkylethoxylate)、硫酸盐、磺酸 盐、脂肪酸盐（皂盐，soap)，或它们的组合。在一种实施方式中，阴离子表面活性剂包括油 酸钠、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十四酸钠、月桂酸钠、癸酸钠、辛酸钠、硫酸十六烷基酯 钠、硫酸十四烷基酯钠、硫酸十二烷基酯钠（sodiumlaurylsulfate)、硫酸癸酯钠、硫酸辛 酯钠，或它们的组合。 在一种实施方式中，基于CASP的总重量，可存在于CASP中的阴离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种维修井筒的方法，包括：将井筒维修液体置于所述井筒中，所述井筒维修液体包含表面活性剂混合剂，所述表面活性剂混合剂包含阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂；其中，所述阳离子表面活性剂包括硬脂基三甲基氯化铵、甲苯磺酸十六烷基三甲基铵、辛基三甲基氯化铵、二十二碳烯基二(羟乙基)甲基氯化铵、二十二碳烯基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、癸基三甲基氯化铵、癸基三甲基溴化铵或它们的组合；在所述井筒中，在小于30wt.％的水溶助剂的存在下，在10℃至200℃的温度下，所述表面活性剂混合剂在与水溶液接触时形成增粘组合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瑞安·范桑特恩，道格拉斯·J·哈里森，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US