[发明专利]一种季铵盐型表面活性剂压裂液

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合高温油气藏储层改造的季铵盐型粘弹性表面活性剂压裂液。

背景技术

水力压裂是改造油气储层、获得工业产能的有效方法。在压裂施工过程中，压裂液性能的直接关系到压裂施工的成败和压后增产效果。目前，水基压裂液增稠剂多为瓜尔胶、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺等高分子物质。这类高分子物质的溶解分散性差，水不溶物多，对压裂作业后返排液分析表明，返至地面的压裂液只占泵入量的30％～45％，大部分滞留在地下。高分子残渣的滞留会引起明显的支撑剂伤害、地层渗透率下降等，严重影响油气产量。

20世纪90年代中后期，斯伦贝谢公司研制出了基于表面活性剂的新型压裂液体系，即粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant)压裂液，简称VES压裂液。VES压裂液携砂能力强，滤失低，无固相残渣，对支撑剂渗透率伤害极小，可保留支撑剂导流能力95％以上，遇到油或烃类气体可以自动破胶，反排彻底。然而，这类表面活性剂压裂液适用的温度范围有限，通常不超过120℃，难以满足油藏温度高于120℃的高温油气藏的需要。

目前国内外清洁压裂液主要采用季铵盐作为增稠用主剂，广泛应用的清洁压裂液多由阳离子胶束剂和一定浓度的盐溶液组成。阳离子胶束剂多为C₁₆-C₂₂含小饱和双键的季铵盐，使用的盐一般为2％～4％的KCl或KBr。该类产品的合成原理和工艺较简单，增稠效果明显；但其缺点也很明显，因地层岩石颗粒表面通常吸附有一定数量的负电荷，二者相互作用易改变油层岩石的润湿性，对油层基质的渗透率产生小利的影响，并且抗温能力有限(低于85℃)，不利于在现场推广应用。近年来，清洁压裂液的研究和应用正朝着多样化、抗高温、低成本的方向发展，但是大部分研究仍限于室内试验阶段，受合成工艺、成本等条件的限制，新产品较少进入现场。

对于清洁压裂液用表面活性剂目前存在的主要问题有以下问题：

(1)对于地层温度大于120℃的施工目的层，目前的大多数清洁压裂液还远远达不到要求，虽然近年来中高温清洁压裂液的研究取得了一些阶段性的成果，但是真正能够在120℃粘度能保持在50mP·s以上的清洁压裂液是少之又少。

(2)目前广泛使用的增稠剂-各类表面活性剂的成本都不低，在保证压裂液性能优良的前提下，尽量减少成本，合成或找到优质价廉的表面活性剂，也是在研究新型清洁压裂液的同时所必须考虑到的。

高温油气藏在我国分布较广，油气储量十分丰富，现有的压裂液体系难以满足这类油气藏的有效开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合高温油气藏储层改造的季铵盐型粘弹性表面活性剂压裂液，表面活性高、抗温、抗盐能力良好的、可作为抗高温用清洁压裂液的粘弹性表面活性剂。

本发明所述的一种耐高温季铵盐型粘弹性表面活性剂压裂液，按重量百分比由以下成分组成：

(1)双离子头基、三个离子头基或四个离子头基的季铵盐型表面活性剂为0.1～7％；

(2)盐为0.1～2％；

(3)水为余量；

所述的双离子头基的季铵盐型阳离子表面活性剂结构式为：

其中，R₁和R₇选择烷基、烷基芳基、烷基烷氧基、烷基胺基烷基或烷基酰胺基烷基之类的疏水部分，具有14到30个碳原子，为饱和或不饱和的支链或直链；R₂、R₃、R₅、和R₆选择烷基、烷基芳基、烷基烷氧基、烷氧基、烷基胺基烷基或烷基酰胺基烷基之类，具有1到30个碳原子，为饱和或不饱和的支链或直链；R₄为具有2到30个碳原子的烷基、烷基芳基或烷氧基、烷基铵基烷基或烷基酰胺基烷基的部分，为饱和或不饱和的支链或直链；X^-为Cl^-或Br^-。

所述三个离子头基的季铵盐型阳离子表面活性剂结构式为：