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糖基陽離子型雙子表面活性劑復(fù)配酸化壓裂用助排劑，可降低表面張力、快速返排
來源：中國石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司??中國石油天然氣集團(tuán)有限公司 瀏覽 366 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-19
酸化壓裂是油氣田實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)的重要舉措，是非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)、常規(guī)油氣田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要技術(shù)手段。施工結(jié)束后需要及時(shí)破膠，并將破膠液返排出地面。破膠液返排不徹底會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低，破膠不完全甚至?xí)a(chǎn)生殘?jiān)氯貙?，?duì)儲(chǔ)層造成二次傷害。為了解決油酸化壓裂后返排困難的問題，使用助排劑是常用的技術(shù)手段。助排劑的主要成分是表面活性劑，通過有效降低液體表面張力和界面張力、增大潤(rùn)濕角和降低毛管力以達(dá)到快速返排的目的。
目前國內(nèi)外使用的助排劑種類較多，但大多時(shí)采用氟碳類表面活性劑與其他表面活性劑復(fù)配的方法制得。氟碳類表面活性劑表面活性較高，能夠?qū)⒈砻鎻埩档椭?3mN/m以下。公開號(hào)為CN114456094A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種氟碳雙子表面活性劑、助排劑及其制備方法，該助排劑包括氟碳雙子表面活性劑、低分子醇、有機(jī)溶劑和陰離子表面活性劑，表面活性強(qiáng)，且抗鹽性優(yōu)異、抗溫性好、耐酸堿性好、應(yīng)用前景好。公開號(hào)為CN115785940A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種壓裂酸化用破乳助排劑及其制備方法和使用方法，包含如下質(zhì)量份的組分：氟碳表面活性劑8～15份；生物破乳劑1～2份；烷醇胺類化合物5～10份；雙子陽離子表面活性劑8～15份；烷基糖苷3～8份；水25～35份。同時(shí)提供了一種壓裂酸化用破乳助排劑的制備方法和使用方法。
破乳助排劑中所有組分相互作用，顯著降低了表面張力和界面張力，用于油田儲(chǔ)層的壓裂和酸化處理中，能夠有效抑制黏土膨脹,減少毛細(xì)管阻力和乳狀液堵塞產(chǎn)生的阻力,提高破乳率和壓裂,酸化后廢液的返排率,從而提高了原油排出產(chǎn)量,實(shí)現(xiàn)了對(duì)油氣層的保護(hù)。但以上專利文獻(xiàn)均采用氟碳類表面活性劑作為其主要成分，氟類化合物在環(huán)境中和生物體的最終分解產(chǎn)物多是全氟辛烷磺酸和全氟辛烷羧酸，難以繼續(xù)降解，同時(shí)具有生物蓄積性，因此毒性較大、污染嚴(yán)重，且價(jià)格昂貴。有鑒于此，開發(fā)綠色環(huán)保的助排劑體系成為亟待解決的問題。
技術(shù)人員新研發(fā)的糖基陽離子型雙子表面活性劑制備方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有壓裂用表面活性劑難以降解，具有生物毒性的問題。
制備步驟：
將所需量的2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨和氨基葡萄糖鹽酸鹽溶于水中，反應(yīng)后，得到糖基陽離子型雙子表面活性劑的水溶液，其中，2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨與氨基葡萄糖鹽酸鹽的摩爾比為2至2.2:1，2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨與氨基葡萄糖鹽酸鹽的總質(zhì)量與水的質(zhì)量比為1:9。
糖基陽離子型雙子表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
要點(diǎn)：
反應(yīng)溫度為50℃至80℃。
反應(yīng)時(shí)間為4h至12h。
2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨按以下步驟制備得到：
將所需量的N,N-二甲基烷基叔胺與環(huán)氧氯丙烷混合均勻，升溫至50℃至80℃，回流反應(yīng)1h至6h，冷卻后得到2,3-環(huán)氧丙基-N,N-二甲基烷基氯化銨。
N,N-二甲基烷基叔胺與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1:2至1:10。
糖基陽離子型雙子表面活性劑在壓裂用助排劑上的應(yīng)用。酸化壓裂用助排劑的配方為：原料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，每一百份酸化壓裂用助排劑中，陰離子表面活性劑為8.0份至9.5份，糖基陽離子型雙子表面活性劑的水溶液為5份至20份，其余為水。
注：陰離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉、脂肪酸甲酯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的一種或多種。
新型糖基陽離子型雙子表面活性劑制備方法操作簡(jiǎn)便，原料均綠色可降解，且不需分離提純可直接使用，有利于工業(yè)化生產(chǎn)與推廣應(yīng)用。該糖基陽離子型雙子表面活性劑與陰離子表面活性劑復(fù)配得到的酸化壓裂用助排劑，能夠有效降低表面張力和界面張力，同時(shí)顯著降低表面活性劑的用量，且無生物毒性，綠色環(huán)保，同時(shí)不含易燃、易爆、易揮發(fā)性物質(zhì)，適用于不同作業(yè)環(huán)境下的酸化壓裂作業(yè)。