[发明专利]β-CD双子粘弹性表面活性剂及制备方法和耐温抗盐清洁压裂液

说明书

本发明公开了一种β‑CD双子粘弹性表面活性剂及制备方法和耐温抗盐清洁压裂液。本发明采用环糊精基团、长链叔胺和环氧氯丙烷制备β‑CD双子粘弹性表面活性剂，该表面活性剂的临界胶束浓度比普通表面活性剂低2‑3个数量级，将制得的表面活性剂作为稠化剂用于制备清洁压裂液，表面活性剂与反离子盐或无机盐复配制得的清洁压裂液使用量低，在120℃、170s^‑1下60min后黏度能维持在150mPa·s左右，满足现场施工对清洁压裂液的黏度要求，并且具有优异的耐温耐剪切性、黏弹性和悬浮支撑作用，可用于高温油气藏的压裂增产改造。

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及一种β-CD双子粘弹性表面活性剂及制备方法和耐温抗盐清洁压裂液。

背景技术

当今世界，全球多数大型高渗透油气田已经进入开采后期，世界各国对石油的需求却在持续上升，国内外石油勘探和开发的队伍开始向低渗、超低渗及非常规的边际油气藏进军，储层压裂改造成为提高原油采收率的关键，油田生产对储层动用程度和压裂改造效率的要求不断提高，常规的储层改造(包括改造工艺和工作液)暴露出了种种弊端，尤其是随着非常规页岩气、致密油等的开发，常规的储层改造已不能满足目前压裂改造的要求，而工作液作为储层改造的“灵魂”，它的好坏决定着改造措施的成败，高性能工作液的研发成为目前非常规油气藏储层改造中亟待解决的问题。因此，应尽快开发出稳定、环保的替代材料。幸运的是，以小分子粘弹性表面活性剂(Viscoelastic Surfactant，简称VES)为稠化剂的清洁压裂液与地层水或者油气相遇时，即可发生破胶，没有任何不溶物残渣。除此之外，清洁压裂液体系的出现成功解决了上述问题。

VES是水基压裂液的一种，其作用机理如下：在表面活性剂溶液中，初始以单分子状态存在的表面活性剂随浓度的增长依次团结为球形胶束、棒状胶束或蠕虫状胶束，逐步形成交联的网状结构，从而实现携带支撑剂和压裂造缝的目的；在表面活性剂溶液体系中加入适量的反离子盐，可促进胶束结构的形成。当这种胶束溶液遇到大量水或者油，由于亲水或亲油基团的特性会使双子表面活性剂分子大大增溶，胶束结构解链或打散，胶束溶液则自动破胶。与传统的水基植物胶压裂液相比，清洁压裂液具有配制简单、低磨阻、无残渣、对地层伤害小、施工后返排速度较快、返排率高等诸多优点。但是传统的清洁压裂液以单链表面活性剂为稠化剂，耐温性能较差，因此其使用受到一定限制。双子表面活性剂含有一个亲水性基团(离子头基或极性基团)和两个疏水性基团(脂肪链、碳硅链或碳氟链)，并在两极性基团处由连接基团将它们相连接。这种特殊结构决定了双子表面活性剂很多独特的性质，如高表面活性、低临界胶束浓度、优良的润湿性、独特的流变特性等。将双子表面活性剂作为稠化剂来配制清洁压裂液，可以解决传统清洁压裂液所存在的缺陷。虽然将双子表面活性剂作为稠化剂配制的清洁压裂液能起到耐温性能，而在提高耐温性能的同时也能起到抗盐性的清洁压裂液还未见有报道。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种β-CD双子粘弹性表面活性剂及制备方法和耐温抗盐清洁压裂液，将β-CD双子粘弹性表面活性剂用于配制清洁压裂液体系，该清洁压裂液体系具有优异的悬砂性能与优异的耐温抗盐性，现场配制简单，自动破胶，地层伤害小。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种β-CD双子粘弹性表面活性剂，其结构式为：

其中，R为碳原子数17-21的饱和烃链或不饱和烃链，优选R为芥酸基或油酸基，芥酸基为芥酸脱除羧基后剩余的部分，油酸基为油酸脱除羧基后剩余的部分。

本发明的有益效果为：β-CD双子粘弹性表面活性剂中选用β-CD(环糊精)作为间隔基，由于其分子体积较大，相对增大了亲水基团的面积，从而增大了表面活性剂的堆积参数P，与常规的单尾表面活性剂相比，双子表面活性剂具有更低的临界胶束浓度(CMC)，具有更强的降低表面张力的能力，且增黏更明显，本申请环糊精连接两条链相比连接一条链，不仅保持了耐温性，还降低了用量，提高了耐盐性。