磺酸型表面活性剂压裂液的制备及性能研究.pdf

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1、2012年11月西安石油大学学报(自然科学版)NOV．2012第27卷第6期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．27No．6文章编号：1673-064X(2012)06-0074-05磺酸型表面活性剂压裂液的制备及性能研究张锋三，沈一丁，张燕明，王磊，刘观军(1．陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安710021；2．中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710021)摘要：合成了一种阴离子磺酸型表面活性剂，将其与助剂配合使用作为压裂液增稠剂，在中性氯化钠溶液中反应交联，制得一

2、种阴离子清洁压裂液．实验结果表明：体系配比为5％增稠剂+3．5％氯化钠时，性能较好，具有优良的耐温、耐剪切、流变黏弹性及携砂性，破胶彻底易返排，对岩层伤害小等特点，满足了低压、低渗透油气藏压裂液的要求．关键词：阴离子表面活性剂；黏弹性表面活性剂；压裂液；性能表征中图分类号：TE357．1文献标识码：A近年来，随着油气田开采量的不断增大，在开采系．该体系对于负电荷地层岩石仅形成较小的离子过程中“低压、低产、低渗”的三低油气田逐渐增多，损失，且不影响其润湿性，对高矿化度、高温地层有开采难度不断加大．常规水基压裂液易在岩层表面较好的适应性．上形成滤饼，残渣含量较大，破胶不彻底，返排较难

3、，耐温耐盐性较差J．清洁压裂液凭借其特殊的成胶1实验部分机理，利用表面活性剂分子在水溶液中形成的胶束相互缠绕，形成网状结构J，因而具有携砂好、对地1．1实验药品及仪器层伤害小、破胶容易且破胶后易返排等优点，已受到实验药品：棕榈酸、三氧化硫、甲醇、助表面活性广泛重视．在前期，新型清洁压裂液增稠剂的选择多剂(十八醇)、冰乙酸、氢氧化钠、氯化钠(均为分析以阳离子季铵盐型表面活性剂为主，但多数岩层表纯)，北京化工厂，实验用水为二次去离子水．面带有部分负电荷，阳离子型的黏弹性压裂液存在实验仪器：上海NDJ一1黏度仪(上海上天精密较大损失，且部分阳离子黏弹性表面活性剂会影响科学仪器)；AR2

4、000ex型共轴圆筒旋转式流变仪砂岩结构的润湿性，影响岩石渗透率j，不利于油(美国TA仪器公司)；德国V70型傅立叶变换红外层中油气的渗出及重复压裂．光谱仪；德国BRUKERAVANCEAV一400型超导脉针对阳离子季铵盐型表面活性剂形成的压裂液冲傅里叶变换核磁共振谱仪；全自动表面界面张力体系存在的诸多缺陷，本研究合成一种阴离子磺酸仪BZY一1(上海精密仪器)；TX一500C全自动界面型的表面活性剂，按一定比例将其与相关助剂复配张力仪(美国科诺工业有限公司)；DYQ—I型多功使用作为主增稠剂，配制成阴离子型清洁压裂液体能岩心驱替装置(海安县石油科研仪器有限公司)．收稿日期：201

5、2-04-09基金项目：陕西省重大科技创新项目“生物质低伤害低摩阻清洁压裂液制备及其提高超低渗油层采收率关键技术研究”(编号：201lzkc04—3)；西安市未央区科技计划项目“多功能酸性清洁压裂液的研究”(编号：201008)；榆林市科技计划项目“酸性清洁压裂液研究”作者简介：张锋三(1987-)，男，硕士，从事油田化学品应用研究．E-mail：zhangfengsan911@126．com张锋三等：磺酸型表面活性剂压裂液的制备及性能研究一75—1．2棕榈酸甲酯磺酸钠的制备与表征(v一)有吸收，与谱线a相比，谱线b的v：。吸收向带有搅拌装置的三口烧瓶中按一定比例加入峰由1700

6、cm迁移至1745cm处，在1300棕榈酸和甲醇，再加入少许浓硫酸，搅拌均匀并加热cm处有明显的吸收峰，为酯基(v：。)吸收峰．表至85℃，反应24h，停止反应，用适量的热水洗涤数明棕榈酸中的羧基已与甲醇反应链接成酯基了．在次，调节pH值至7～8，冷却干燥，得到棕榈酸甲酯1200cm处为磺酸基(-)，8。。一-吸收峰在粗品．采用降膜式反应装置进行磺化、老化．老化后l050cm(强)、620cm(中)、535cm(中)均表用质量分数为20％的氢氧化钠溶液中和老化粗品，明有磺酸基团．控制pH值为8～9．中和后加入磺化量为20％的次氯酸钠，控制pH值为8～9，在60℃条件下漂白40mi

7、n，最后得到淡黄色膏状产品，产率为65％．采用德国V70型傅立叶变换红外光谱仪，利用ATR法对棕榈酸甲酯磺酸钠的结构进行分析；采用德国BRUKERAVANCEAV一400型超导脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪(TMS为内标，DMSO—d6为溶剂)对棕榈酸甲酯磺酸钠的结构进行分析．1．3黏弹性表面活·陛剂压裂液的制备与性能测试图1不同样品的红外光谱图将合成出的棕榈酸甲酯磺酸钠与助表面活性剂Fig．1FTIRspectraofdiffrentsamples十八醇以质量比l：2充分混合作为增