一种Gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法与流程

本发明涉及油田酸化压裂的，尤其是涉及一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂及其制备方法。

背景技术：

1、酸化压裂技术是碳酸盐岩油气藏储层改造，油气井增产的的重要方式。酸化压裂其原理是首先利用把前置液通过高压泵送方式至储层进行压裂造缝，然后利用酸化工作液的酸蚀作用对裂缝的壁面进行非均匀性刻蚀，形成沟槽状或者凹凸不平的刻蚀裂缝，同时又可以沟通天然裂缝，施工结束裂缝不完全闭合，最终形成的具有几何宽度和导流能力的人工裂缝，打通了油气顺利输出的通道，改善了油气渗流状态时的油气井实现增产。该技术已成为碳酸盐岩储层和裂缝性岩层增产改造的主导的手段。在所有的碳酸盐岩酸化压裂中，最常用的是20%质量分数的盐酸酸液，其在压裂中单独使用会产生消耗和滤失快、作用的行程距离短等问题，无法达到现场的施工现场的实际需求。所以酸液的缓速性能是实现深入穿透，非均匀性刻蚀和有效扩大裂缝的关键。

2、现阶段常用的有稠化酸、乳化酸和泡沫酸，它们都可以有效地降低酸岩的反应速率和控制酸液的滤失。现有的高分子胶凝酸主要是利用高分子聚合物形成的立体网络结构来延缓h+移动到酸岩表面的时间从而达到缓速；乳化酸和泡沫酸利用形成的胶束把h+进行包裹，避免h+进入地层后立即与岩石发生反应。除了上述延缓h+接触岩石的速度之外，还可以采用通过掩蔽岩石表面以阻止h+与岩石接触的方法。

3、在发明专利cn113929801a中公开了一种超高温度酸化压裂用稠化剂的制备方法，采用釜式密封绝热聚合方式和复合引发体系进行低温高浓引发聚合得到最终产物是甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)均聚物，由于产物是均聚物特别是高分子的粉剂，虽然获得了较高的常温粘度和耐温耐剪切粘度，但是跟共聚的乳液高分子稠化剂相比较，其在酸液中溶解/分散时间需要15分钟左右，时间较长，影响施工配液效率。发明专利cn109554174a中公开了用于低渗透碳酸盐岩储层酸化的缓速酸体系及其制备方法。该缓速酸体系由gemini表面活性剂作为缓速剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂、盐酸和水组成的酸化工作液，利用gemini双子表面活性剂作为缓速剂，利用其两个亲水基吸附在岩石壁面形成阻隔层，延缓酸岩反应，虽然产物缓速性能好并且体系进入底层摩阻低，但是gemini的加量大而且在遇到某些酸岩结构裂缝有闭合的状况时无法像胶凝酸体系一样携带支撑剂打入储层裂缝以达到增产的目的。

技术实现思路

1、根据现有技术存在的问题，本发明的目的在于解决以上问题，提供了一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂及其制备方法。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，其所述的制备方法包括如下步骤：

4、a). gemini阳离子双子表面活性剂的制备：

5、以质量份数计，将烷基二甲叔胺20-25份和环氧氯丙烷3-5份，加至带有搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶加入乙醇在氢氧化钠碱催化条件下在进行双季铵化反应，反应时间为6-10小时。反应结束产物，经过丙酮洗脱、真空干燥得到黄色固体，研磨过筛后制得黄色粉末即为gemini阳离子双子表面活性剂；

6、b). gemini阳离子体系的反相乳液的制备：

7、s1. 水相的配制：以质量份数计丙烯酰胺50-150份，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc) 300-400份，加入gemini阳离子双子表面活性剂25-30份，去离子水250-300份混合均匀后，加入水溶性氧化剂，用ph调节剂将ph值调至4.5-5.5，混合均匀得到水相溶液；

8、s2. 油相的配制：按质量份数比，采用矿物白油200-250份，复合非离子乳化剂5-10份, 混合均匀后得到油相；

9、s3. 乳化均质：在反应釜内配好的油相搅拌的情况下，将水相溶液缓慢地加入其中，混合充分后得乳状液，用均质机8000转/分钟对该乳状液进行高速剪切乳化90-120s；

10、s4. 聚合反应：乳化后，反应釜通入氮气置换氧气，置换充分后逐渐加入水溶性还原剂焦亚硫酸钠开启聚合反应，期间保持均匀搅拌，至反应结束。聚合反应时间为4-6小时；

11、s5. 转相：聚合反应结束后，缓慢加入30-35份转相剂进行转相，混合均匀后得到了半透明的乳液。

12、进一步地，a)中的gemini阳离子双子表面活性剂为季铵盐型表面活性剂，其疏水碳链为c12-c14。

13、进一步地，所述的水溶性氧化剂是：叔丁基过氧化氢，过氧化二苯甲酰，过硫酸铵中的一种或多种；水溶性还原剂包括焦亚硫酸钠，亚硫酸氢钠中一种或混合物。

14、进一步地，所述非离子型乳化剂为span60,span65,span80,tween40, tween60,tween80, 两种或以上。

15、进一步地，s5中所述的一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，转相剂来自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的至少一种 ；优选异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是： 采用二元共聚阳离子型乳液，在其乳化体系中引入的gemini阳离子双子表面活性剂，因其桥联基团通过化学键将两个活性亲水集团和两个疏水基团连接起来而具有更高的表面活性，因为双子表面活性剂分子间的相互作用基烃链间的疏水效应比普通乳化剂更强，极性基团的静电排斥作用减少，界面排列更为紧密，所以与传统的非离子表面活性剂复配产生更大的协同效应，表面活性大幅度增强，乳液在酸液溶解/溶胀速度更快，并且常温耐酸粘度得到提高，乳液的耐酸稳定性更强。另外，gemini阳离子双子表面活性剂的亲水的两个季铵基团吸附在酸岩的表面，而疏水的基团以完全垂直的状态排布在外侧表面。从而有效地阻挡了h+与岩石的接触，加上稠化的胶凝酸中高分子形成的网状结构延缓了h+向岩石的扩散的协同作用，使得h+的缓速率地提升至90%以上，更有效地深入穿透裂缝、达到非均匀刻蚀并扩大裂缝尺寸的目的。该gemini阳离子双子表面活性剂制备流程简单，容易操作。

技术特征：

1.一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，其所述的制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，a)中的gemini阳离子双子表面活性剂为季铵盐型表面活性剂，其疏水碳链为c12-c14。

3.根据权利要求1所述的一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，水溶性氧化剂是：叔丁基过氧化氢，过氧化二苯甲酰，过硫酸铵中的一种或多种；水溶性还原剂包括焦亚硫酸钠，亚硫酸氢钠中一种或混合物。

4.根据权利要求1所述的一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，s2中复合非离子乳化剂为span60，span65，span80，tween40，tween60，tween80中一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，s5中转相剂来自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法，其特征在于，转相剂优选异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

技术总结
本发明涉及油田酸化压裂的技术领域，尤其是涉及一种Gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂制备方法。包括以下步骤：按质量份数将丙烯酰胺、阳离子单体、Gemini型阳离子乳化剂、氧化剂和去离子水混合均匀得到水相溶液；将白油与非离子乳化剂溶解得到油相；将水相和油相充分混合均匀后，调节体系的pH值，乳化、吹氮气后开始滴加还原性催化剂进行聚合反应，最终得到一种Gemini型阳离子体系的酸化压裂乳液稠化剂。由于引入了C12‑14的Gemini阳离子双子表面活性剂，使得阳离子型酸化乳液稠化剂在20%的盐酸中形成的胶凝酸稠化表观粘度更高，稠化剂在酸中分散性和溶胀时间更短，缓速性能显著提升，达到在地层中穿透更远的距离以达到深度的酸化目的。

技术研发人员：金龙哲,徐良,常城,徐青林,尼古拉斯·布瓦斯
受保护的技术使用者：爱森（中国）絮凝剂有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29