一种储层改造用表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种储层改造用表面活性剂及其制备方法。该表面活性剂的结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种储层改造用表面活性剂及其制备方法
本专利技术属于油气开发过程中的酸化及压裂储层改造领域。更具体的，涉及一种储层改造用表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
储层改造是油气井增产、注入井增注的一项有效技术。实际油气藏储层非均质性严重，常规酸化压裂液体沿高渗透层进入，低渗透储层很难有效的进行改造，严重影响酸化作业的效果。为了达到对非均质油气藏进行改造，国内外普遍采用能够封堵转向的酸液体系，即转向酸进行酸化作业。转向酸通常是在常规酸化液中加入特殊表面活性剂，使酸液具有特殊的转向性能。酸化过程中，酸液进入储层与岩石进行反应，酸液浓度降低，酸液的pH逐渐升高，钙镁离子浓度逐渐增大，酸液中粘弹性表面活性剂由球状向缠绕状胶束转变，表现为粘度急剧增大，迫使粘度较低的鲜酸进入渗透率较低的储层，对低渗透储层进行改造，达到转向的目的。国内外开展了大量的转向剂研究，但是大部分转向剂配制的转向酸液体系耐温在150℃以内，难以满足现场施工要求。CN201110385338.X提供了一种酸化转向剂的组合物，其转向剂的主剂为：芥酸酰胺丙基二甲基胺、花生烯酸酰胺丙基二甲基胺、油酸酰胺丙基二甲基胺的混合物为转向剂主剂，该体系适用于不超过100℃的油气井酸化施工，90℃、酸液浓度为12-16％时转向酸最大变粘粘度值可达到470mPa·s。CN20110247626.9公开了一种由两种羧酸类螯合剂组成的转向酸体系，该体系不但具有转向的功能，而且具有稳定铁离子的效果，该体系选用EDTA、HEDTA、DTPA或GLDA的钠盐作为羧酸类螯合剂，由固体的结晶实现转向。CN200910018905.0公开了一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸体系，最佳组合是质量浓度为15-18％的稀盐酸，总体100份的组成中，采用油酸酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基甜菜碱和月桂酸酰胺丙基甜菜碱，最佳组合为芥酸酰胺丙基甜菜碱3.5-3.8份，酸液的初始粘度为11-13mPa·s，常温下变粘粘度最大达到500mPa·s，作者没有给出该体系的耐温性能等相关参数。CN201410213649.1公开的技术方案合成了一种抗高温的Gemini阳离子粘弹性表面活性剂，结构如下所示，配制的转向酸体系在160℃下与岩石反应，出现明显的转向特征，170s-1条件下，剪切60min，粘度为49mPa·s，5％盐酸浓度下自动破胶，但是没有现场应用。其中，RCO为油酸酰基或芥酸酰基。CN201310101432.7公开的技术方案采用具有两个或三个亲水基团和两个或三个疏水基团的酰胺两性表面活性剂0.0-10％，结构式如下所示，阴离子表面活性剂0.1-2％，为含8-18个碳的直链烷基或支链烷基的苯磺酸钠或油酸酰基甲基牛磺酸钠，配制的转向酸体系80℃最大粘度值为180mPa·s。式中：x为2或3；R1为碳总数24-54的含x个-CO-基团的酰基；R2为含2-5个碳的亚烷基；R3、R4分别独立的为含1-4个碳的烷基、-CH2CH2COO-或-CH2CH2OH；R5为-CH2-或-CH2CH2-。CN201210219382.8公开了一种将丁醇、溴乙烷、N-烷基-N-双十八烷混合在70-75℃下反应6-6.5h的转向剂，配制的转向酸耐温150℃，但是，并没有给出耐温的试验数据。现有表面活性剂配制的转向酸体系能够实现非均质储层的良好转向，但是耐温都在160℃以内，用于现场使用的酸液体系在150℃以内，报道耐温160-180℃转向剂没有涉及。随着勘探开发向深部储层的发展，地层温度达160-180℃的储层越来越多，有必要研发新型表面活性剂满足高温储层的勘探开发需要。
技术实现思路
基于以上
技术介绍
，本专利技术提供一种储层改造用表面活性剂及其制备方法。该表面活性剂配制的高温转向酸体系与酸岩反应后粘度急剧增加，封堵较大的裂缝及孔隙，阻止粘度较小的新鲜酸液进入高渗透区域，迫使酸液改变流动方向，实现均匀布酸的目的，酸液破胶后为低粘度的残酸，对地层无污染。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一方面提供一种储层改造用表面活性剂，该表面活性剂的结构式如下：其中，m为2～20中的任意整数，n为2～25中的任意整数。本专利技术的表面活性剂具有特殊的结构和基团，具有良好的耐温性能，酸化过程中，针对长井段非均质储层均匀酸化的需要，该表面活性剂配制的转向酸液体系进入地层以后，由于酸岩反应，产生大量的钙镁离子，且酸液浓度降低，酸液由单个胶束状逐渐变为相互缠绕的蠕虫状，粘度急剧增加，变为可封堵高渗透储层的强粘弹性体系，迫使粘度较低的鲜酸进入低渗透储层，解除储层污染，实现全井段均匀布酸的目的。随酸岩反应的进一步进行，酸液浓度持续降低，逐渐降低为残酸，酸液体系实现破胶，蠕虫状结构变为球形低粘度酸液体系，施工结束后，酸液返排出地面。通过储层的均匀改造，能够有效提高非均质储层的酸化效果。本专利技术另一方面提供上述表面活性剂的制备方法，该方法的合成路线如下：具体的，该方法的步骤包括：脂肪酰氯和单质溴进行溴化反应得到中间体1；中间体1和甲醇进行甲酯化反应得到中间体2；中间体2和二醇进行缩合反应得到中间体3；中间体3和N,N-二甲基-1,3-丙二胺进行氨解反应得到中间体4；中间体4和3-氯-2-羟丙基磺酸钠反应得到所述表面活性剂5。优选地，所述溴化反应的催化剂为单质碘。更优选地，所述脂肪酰氯与单质溴的投料摩尔比为2:1.05～2:1.10，单质碘与脂肪酰氯的投料摩尔比为1:100～1:105，优选地为1:100。优选地，所述甲酯化反应中的中间体1与甲醇的投料摩尔比为1:1.15～1:1.25。优选地，所述缩合反应的步骤包括：在保护气氛围条件下将碳酸盐、溶剂和二醇混合，加热至第一预设温度；向反应体系中滴加中间体2进行反应；反应结束后经过后处理提纯得到中间体3。优选地，所述第一预设温度为60℃。更优选地，所述碳酸盐、溶剂和二醇的料摩尔比为1:(10～15):(97～100)，优选地为1:10:(97～100)；所述中间体2与二醇的投料摩尔比为2:1.15～2:1.25。优选地，所述的碳酸盐优选地为碳酸钾和碳酸钠中的一种或其组合。优选地，所述的溶剂为丙酮、乙醇和氯仿中的一种或多种的组合。更优选地，所述后处理提纯的步骤包括：反应结束后将反应体系抽滤，将滤液旋蒸除去溶剂后再用二氯甲烷溶解，用氢氧化钠水溶液和水分别洗涤后再旋蒸除去溶剂，将所得的固体用石油醚重结晶得到中间体3。优选地，所述氨解反应的步骤包括：将中间体3加热溶化并升至第二预设温度，在保护气氛围下滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺，冷凝回流进行反应；反应结束后经过后处理提纯得到中间体4。优选地，所述第二预设温度为120℃。更优选地，所述中间体3与N,N-二甲基-1,3-丙二胺的投料摩尔比为1:2.15～1:2.25。更优选地，所述后处理提纯的步骤包括：反应结束后将所得的固体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储层改造用表面活性剂，其特征在于，该表面活性剂的结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种储层改造用表面活性剂，其特征在于，该表面活性剂的结构式如下：



其中，m为2～20中的任意整数，n为2～25中的任意整数。


2.一种权利要求1所述表面活性剂的制备方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
脂肪酰氯和单质溴进行溴化反应得到中间体1；
中间体1和甲醇进行甲酯化反应得到中间体2；
中间体2和二醇进行缩合反应得到中间体3；
中间体3和N,N-二甲基-1,3-丙二胺进行氨解反应得到中间体4；
中间体4和3-氯-2-羟丙基磺酸钠反应得到所述表面活性剂；
其中，中间体的结构式如下：





3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溴化反应的催化剂为单质碘。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪酰氯与单质溴的投料摩尔比为2:1.05～2:1.10，单质碘与脂肪酰氯的投料摩尔比为1:100～1:105。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述甲酯化反应中的中间体1与甲醇的投料摩尔比为1:1.15～1:1.25。


6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述缩合反应的步骤包括：在保护气氛围条件下将碳酸盐、溶剂和二醇混合，加热至第一预设温度；向反应体系中滴加中间体2进行反应；反应结束后经过后处理提纯得到中间体3。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸盐、溶剂和二醇的投料摩尔比为1:(10～15):(97～100)；
所述中间体2与二醇的投料摩尔比为2:1.15～2:1.25。


8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的碳酸盐为碳酸钾和碳酸钠中的一种或其组合。


9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为丙酮、乙醇和氯仿中的一种或多种的组合。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王道成，吴文刚，孙川，敬显武，王川，张燕，张倩，刘爽，原励，杜国滨，荣元帅，张兴德，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11