一种酸化压裂用助排剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于三次采油技术领域，具体涉及一种酸化压裂用助排剂及其制备方法。所述的制备方法如下：在第一反应器中依次加入哌嗪、对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、甲醇、30wt％盐酸，边搅拌边加热，回流反应，加入1M氢氧化钠溶液调节pH3

【技术实现步骤摘要】
一种酸化压裂用助排剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于三次采油
，涉及一种表面活性剂及其制备方法，特别涉及一种酸化压裂用助排剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的不断发展，石油开采行业迅猛发展，为了能够实现极高水平的开采效果，对酸化压裂技术形成了极高的关注。对于酸化压裂技术来讲，在实际运用当中，主要担负的就是提供储油空间以及渗流通道的重要角色。为了能够保证达到极高效率的开采要求，那么自然需要维持储油空间的通畅性，这才是石油开采数量得以明显增加的重要保证。
[0003]酸化压裂停止后，会形成相应地接缝，并且这些接缝不会再次复原，在这一情况下，目标层的导流能力会不断增强，同时油气田的渗透效果则会不断提升。但是酸化压裂作业后处理液的返排比较困难，若不采取相应的措施，则会给地层造成新的伤害和污染，导致前期施工失败。
[0004]在各种助排措施中，以化学药剂的形式在压裂酸化处理液中添加性能优良的助排剂，产生极低的表面张力和增大接触角，从而降低毛管阻力，清除液体滞留地层而造成的堵塞，是既经济又方便地提高返排率的有效方法。
[0005]为满足低渗、高温、高矿化度等复杂油气藏的开采需求，开发一种具有高表面活性、耐温抗盐的助排剂是很有必要的。
[0006]CN109575903A公开了一种含氟碳类化合物的压裂用助排剂的配方及其制备方法，涉及油气田开采
，其配方以质量份数计包含以下组分：全氟烷基丁酰胺50
‑
80份，阳离子表面活性剂50
‑/>70份，氟碳表面活性剂5
‑
10份。该一种含氟碳类化合物的压裂用助排剂的配方及其制备方法，通过全氟烷基丁酰胺、阳离子表面活性剂、氟碳表面活性剂、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇和磺酸钠的设置，多种成分复配而成，具有良好的抗盐、抗酸抗温性能，能显著降低油、气水表、界面张力，达到快速高效助排，返排作用，广泛用于油气井的开采，能够有效降低作业液体的表面和界面张力，减少毛细管压力并改变地层的润湿状况，使作业液体容易进入地层。但是该专利技术合成过程用到了氟，使用后返排液中也存在氟，难以生物降解，有存在污染环境的可能。
[0007]CN 105176511 A公开了一种性能优良的酸化压裂液助排剂及其制备方法。该助排剂以烷基聚氧乙烯醚表面活性剂为主，脂肪醇聚氧乙烯醚为辅，与季铵盐进行复配，增强表面活性剂降低表面张力和油水界面张力的能力；同时加入脂肪醇和甲醇，起到增加油水互溶作用，或为提高表面活性剂利用率而起到牺牲剂的作用。该助排剂各组分质量分数为：烷基聚氧乙烯醚15％～20％、脂肪醇聚氧乙烯醚2％～5％、脂肪醇3％～6％、季铵盐5％～8％和甲醇2％～6％。根据助排剂的性能，综合考虑生产成本，确定助排剂的用量为1.0～2.0％，在此用量下助排剂水溶液的表面张力小于28.0mN/m，且助排剂水溶液与石油醚的界面张力也能达到较低水平，是一种性能优良的酸化压裂液助排剂。但是该助排剂使用时用
量比较大，效果难以保证。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对上述现有技术存在的不足而提供一种酸化压裂用助排剂及其制备方法。本专利技术具有合成简单、无污染、低表面张力、低临界胶束浓度的优点。
[0009]本专利技术的目的之一公开了一种酸化压裂用助排剂，所述助排剂的分子结构式如下：
[0010][0011]其中：
[0012]R为碳链为C4‑
C
22
的烷基，优选C8‑
C
22
的烷基。
[0013]本专利技术另一个目的公开了上述酸化压裂用助排剂的制备方法，具体步骤如下：
[0014](1)在第一反应器中依次加入哌嗪、对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、甲醇、30wt％盐酸，边搅拌边加热，回流反应，加入1M氢氧化钠溶液调节pH3
‑
5；
[0015](2)在上述混合液中加入氯仿，萃取，旋转蒸发仪蒸干，得到中间产物；
[0016](3)将上述中间产物用乙醇转移到第二反应器，加入溴代烷，加热回流，旋转蒸发仪蒸干，得到产品粗品；
[0017](4)上述粗品加入正己烷，升温溶解，过滤，将滤液降温到10℃以下，析出晶体，过滤，80
‑
100℃烘干2
‑
3h，得到助排剂。
[0018]基于1摩尔份的哌嗪，对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、溴代烷的用量分别为2.0
‑
2.6摩尔份、2.0
‑
2.6摩尔份、1.8
‑
2.4摩尔份；优选地，基于1摩尔份的哌嗪，对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、溴代烷的用量分别为2.2
‑
2.4摩尔份、2.2
‑
2.4摩尔份、2.0
‑
2.2摩尔份。
[0019]优选地，步骤(1)中，所述甲醇与哌嗪的重量比为3
‑
10：1，更优选为5
‑
10：1。
[0020]优选地，步骤(1)中，所述30wt％的盐酸与哌嗪的重量比为0.05
‑
0.2：1，更优选为0.1
‑
0.15：1。
[0021]优选地，步骤(1)中，所述回流反应时间为4
‑
10h，更优选为6
‑
10h。
[0022]优选地，步骤(2)中，所述氯仿与哌嗪的重量比为3
‑
10：1，更优选为5
‑
10：1。
[0023]优选地，步骤(3)中，所述乙醇与哌嗪的重量比为3
‑
10：1，更优选为5
‑
10：1。
[0024]优选地，步骤(3)中，所述回流反应时间为4
‑
8h，更优选为6
‑
8h。
[0025]优选地，步骤(4)中，所述正己烷与哌嗪的重量比为3
‑
8：1，更优选为4
‑
6：1。
[0026]本专利技术酸化压裂用助排剂的合成的反应方程式如下：
[0027][0028][0029]本专利技术的酸化压裂用助排剂分子中引入了4个烷基疏水基和2个苯环疏水基，使分子一端的亲油性大幅度提高，分子中同时引入了2个磺酸阴离子和2个季铵阳离子，使分子的另一端亲水性得到了极大的加强，两性四离子表面活性剂大幅度降低了油水界面张力，增大润湿角，降低岩石毛细管阻力，强力清除地层堵塞，大幅度提高了酸化压裂液的返排量。
[0030]本专利技术与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
[0031](1)本专利技术的酸化压裂用助排剂原料来源广泛，合成及制备工艺简单；
[0032](2)本专利技术的酸化压裂用助排剂具有低表面张力的特点，在使用浓度为30mg/L的浓度时，表面张力达到25mN/m以下；
[0033](3)本专利技术的酸化压裂用助排剂具有低临界胶束浓度(CMC)的特点，达到20mg/L以下。
[0034](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸化压裂用助排剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法如下：(1)在第一反应器中依次加入哌嗪、对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、甲醇、30wt％盐酸，边搅拌边加热，回流反应，加入1M氢氧化钠溶液调节pH3
‑
5；(2)在上述混合液中加入氯仿，萃取，旋转蒸发仪蒸干，得到中间产物；(3)将上述中间产物用乙醇转移到第二反应器，加入溴代烷，加热回流，旋转蒸发仪蒸干，得到产品粗品；(4)上述粗品加入正己烷，升温溶解，过滤，将滤液降温到10℃以下，析出晶体，过滤，80
‑
100℃烘干2
‑
3h，得到助排剂。2.根据权利要求书1所述的制备方法，其特征在于，基于1摩尔份的哌嗪，所述的对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、溴代烷的用量分别为2.0
‑
2.6摩尔份、2.0
‑
2.6摩尔份、1.8
‑
2.4摩尔份。3.根据权利要求书2所述的制备方法，其特征在于，基于1摩尔份的哌嗪，所述的对甲醛苯磺酸钠、氰基硼氢钠、溴代烷的用量分别为2.2
‑
2.4摩尔份、2.2
‑
2.4摩尔份、2.0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘达，吴晓玲，
申请(专利权)人：北京安德兴石油技术有限公司，
类型：发明
国别省市：