一种油井压裂助排剂及其制备方法与流程

本发明属于石油助剂，具体地，涉及一种油井压裂助排剂及其制备方法。

背景技术：

1、压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加。

2、压裂后需要将压裂剂及时返出地面，否则会对地层造成伤害。目前，排出压裂剂的方法很多，如抽汲法、水力泵排液法、气举、二氧化碳压裂、液氮伴注压裂及添加助排剂等，其中，气举、二氧化碳压裂、液氮伴注压裂等技术需配置专用高能气体储罐、泵车及其他辅助设备，施工质量控制点较多，施工难度较大；而在压裂液中添加助排剂的方法简单，其是通过降低液相表面张力，降低岩石毛细管阻力，提高返排率。现有的油田助排剂多为表面活性剂组合物，其是通过降低压力液的张力，降低压力孔隙的毛细管力，促进压力液的排出，其中，氟碳类表面活性剂降低压裂液张力的效果显著，市面上多数助排剂中都复配有该类表面活性剂；目前，随着化工行业的发展，助排剂的界面张力很容易达到8mn/m的行业标准，但是，助排率难以提升，其一大因素为深井油田压力过程中，入侵的地下水中含有大量的矿物离子，而压裂缝隙的土层多带负电，易于矿物离子结合，导致压裂孔隙缩孔甚至闭合，导致压裂液的排出阻力增大，阻碍压裂液的排出。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种油井压裂助排剂及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种油井压裂助排剂，按照重量百分比计包括：

4、减阻表面活性剂5.5-8wt％、氟碳表面活性剂2.5-3.5wt％、季铵盐表面活性剂6-7.5wt％、油剂8-11wt％、分散剂6-9wt％，余量为水。

5、进一步地，油剂由煤油和石油醚复配而成。

6、进一步地，分散剂为乙醇。

7、所述减阻表面活性剂由以下方法制备：

8、步骤a1：将二乙烯三胺、对甲苯磺酸和四氢呋喃混合，通入氮气保护，预热至35-45℃，施加60-90rpm搅拌，缓慢加入马来酸酐混溶，完全加入后升温回流，控制马来酸酐的加入反应总时间为3.5-4.5h，反应结束减压蒸除四氢呋喃，得到低聚酰胺基体；

9、进一步地，二乙烯三胺、马来酸酐、对甲苯磺酸和四氢呋喃的用量比为0.1mol：80-90mmol：0.15-0.2g：50-60ml，马来酸酐与稍过量的二乙烯三胺反应，形成氨基封端的低聚酰胺化合物。

10、步骤a2：将低聚酰胺基体、烷基缩水甘油醚和丙酮混合，水浴控制温度为30-40℃，施加120-180rpm搅拌，间断加入三乙胺，控制三乙胺的加入反应总时间为1.6-2.2h，反应结束旋蒸脱除丙酮，得到烷基化前驱体；

11、进一步地，低聚酰胺基体、烷基缩水甘油醚、三乙胺和丙酮的用量比为10g：0.11-0.13mol：5-7ml：100-130ml，烷基缩水甘油醚的环氧基与低聚酰胺基体的端氨基开环，引入端烷基链改性；

12、进一步地，烷基缩水甘油醚的烷基链长度为c8-c14。

13、步骤a3：将烷基化前驱体和乙醇混匀，通入氮气保护，升温至75-85℃回流，再加入亚硫酸氢钠水溶液，施加90-120rpm搅拌反应4-5h，反应结束旋蒸脱除水分和乙醇，得到减阻表面活性剂；

14、进一步地，烷基化前驱体、亚硫酸氢钠和乙醇的用量比为10g：0.3-0.4g：15-20ml，亚硫酸氢钠水溶液的质量分数为10％，亚硫酸氢钠与烷基化前驱体分子中的双键加成，向低聚物链上引入磺酸基改性。

15、一种油井压裂助排剂的制备方法，具体操作为：将油剂以外的各原料预混，之后在高速搅拌状态下加入油剂混匀，得到油井压裂助排剂。

16、本发明的有益效果：

17、本发明以自主研发的减阻表面活性剂与氟碳表面活性剂和季铵盐表面活性剂复配制备助排剂，在测试中表现出优异的减阻助排效果；该减阻表面活性剂由马来酸酐与稍过量的二乙烯三胺反应，形成氨基封端的低聚酰胺化合物，即低聚酰胺基体，再由烷基缩水甘油醚的环氧基与低聚酰胺基体的端氨基开环，引入端烷基链改性，即得到烷基化前驱体，最后由亚硫酸氢钠与烷基化前驱体分子中的双键加成，向低聚物链上引入磺酸基改性；与传统的高氟碳类表面活性的助排剂相比，氟化物引入量小，成本更低、对环境影响小；其中，减阻表面活性剂为gemini型表面活性剂，其为低分子量的链状聚合物，分子链中部含有多酰胺链段和支链磺酸基，链端为短链烷基，具有稳定的双亲性，由二乙烯三胺引入的酰胺链段形成络合作用，在压裂缝隙中捕捉游离的矿物离子，使得聚合链中部盘结，端部烷基链向中部包拢，对矿物离子形成类似包覆作用，避免矿物离子与油井壁带负电的土层结合沉积，导致压裂缝隙缩孔，进而阻碍压裂剂等的排出，与外加螯合剂不同，其烷基链具有良好的润滑性，对矿物离子表面润滑修饰，降低排出阻力，达到减阻助排的作用。

技术特征：

1.一种油井压裂助排剂，其特征在于，按照重量百分比计包括：

2.根据权利要求1所述的一种油井压裂助排剂，其特征在于，二乙烯三胺、马来酸酐、对甲苯磺酸和四氢呋喃的用量比为0.1mol：80-90mmol：0.15-0.2g：50-60ml。

3.根据权利要求2所述的一种油井压裂助排剂，其特征在于，低聚酰胺基体、烷基缩水甘油醚、三乙胺和丙酮的用量比为10g：0.11-0.13mol：5-7ml：100-130ml。

4.根据权利要求3所述的一种油井压裂助排剂，其特征在于，烷基缩水甘油醚的烷基链长度为c8-c14。

5.根据权利要求4所述的一种油井压裂助排剂，其特征在于，烷基化前驱体、亚硫酸氢钠和乙醇的用量比为10g：0.3-0.4g：15-20ml，亚硫酸氢钠水溶液的质量分数为10％。

6.根据权利要求1所述的一种油井压裂助排剂，其特征在于，油剂由煤油和石油醚复配而成。

7.根据权利要求1所述的一种油井压裂助排剂，其特征在于，分散剂为乙醇。

8.根据权利要求1所述的一种油井压裂助排剂的制备方法，其特征在于，具体操作为：将油剂以外的各原料预混，之后在搅拌状态下加入油剂混匀，得到油井压裂助排剂。

技术总结本发明涉及一种油井压裂助排剂及其制备方法，属于石油助剂技术领域。该助排剂按照重量百分比计包括：减阻表面活性剂5.5‑8wt％、氟碳表面活性剂2.5‑3.5wt％、季铵盐表面活性剂6‑7.5wt％、油剂8‑11wt％、分散剂6‑9wt％，余量为水；其中，减阻表面活性剂由马来酸酐与稍过量的二乙烯三胺反应，形成氨基封端的低聚酰胺化合物，即低聚酰胺基体，再由烷基缩水甘油醚的环氧基与低聚酰胺基体的端氨基开环，引入端烷基链改性，即得到烷基化前驱体，最后由亚硫酸氢钠与烷基化前驱体分子中的双键加成，向低聚物链上引入磺酸基改性；其复配在助排剂中起到优异的减阻助排效果。技术研发人员：张乐,王亚聪,王建,赵波受保护的技术使用者：郑州德融科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18