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    一種降低壓裂液表界面張力的表活劑配方及其制備方法

    來源:大慶市金惠緣石油鉆采設備有限公司 瀏覽 318 次 發布時間:2024-03-04

    油氣田的采收率與三次采油所采取的措施具有很高的相關性,采收率高低的決定性因素受到多方面的復雜影響,不僅受到采收方法的影響,還受到油氣井固井與完井質量的影響;水基壓裂液分類主要由滑溜水壓裂液、清潔壓裂液、線性膠壓裂液以及凍膠壓裂液;對于低滲油藏的開發,常規的壓裂液無法提供有效滲吸驅替動力,基質中存在大量無法流動的剩余油;表面活性劑是一種具有特定親水和疏水基團,通過改變在兩相之間的排列方式從而改變界面張力,是一類常見的油田化學試劑,能夠解決涉及油水界面和氣液界面的問題,包括了鉆井完井、注水開發和三次采油等諸多油氣田開發環節;壓裂液具有傳遞壓力、形成裂縫并攜帶支撐劑的作用,是水力壓裂成功與否的關鍵;由于表面活性劑在兩相界面上的作用,表面活性劑的添加賦予壓裂液液不同的功能,表面活性劑能夠降低壓裂液的黏度,根據水溶性乳化降黏法的原理,通過在稠油中加入水溶性表面活性劑水溶液能夠形成水包油型乳液;表面活性劑還能夠起到提高滲吸效率的作用,滲吸效果與巖心潤濕性相關,油濕狀態的巖心采收率較低,在壓裂液中加入表面活性劑,能夠提高巖心潤濕性,增加滲吸功能。

    目前現有技術主要存在以下問題:現有技術中,表面活性劑在壓裂液中的功能性單一,僅能夠滿足降黏或提高滲吸的單一效果,需要配合多種藥劑和注入方式,成本和手藝不匹配。


    鋅鹽作為成核中心在二氧化硅表面形成疏水顆粒基團,同時將非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的活性基團進行連接,形成陰非離子表面活性劑,能夠明顯降低水油兩相界面之間的界面張力,將巖心表面油膜分離,起到提高采油效率的技術效果。


    一種降低壓裂液表界面張力的表活劑,所述表活劑包括如下重量份的組分:改性納米二氧化硅5份、陰非離子表面活性劑15份、十八醇8份、去離子水1000份;


    改性納米二氧化硅具體包括以下組分:正硅酸乙酯25份、十一烯酸鋅鹽2份、2-甲基咪唑4份;


    陰非離子表面活性劑包括以下重量份的組分:5份酒石酸、25份異構醇醚XP-5、7份亞硫酸鈉;


    改性納米二氧化硅的制備方法具體包括以下步驟:


    a.將正硅酸乙酯5g溶解于200mL無水乙醇中,加入4.16g鹽酸和2mL去離子水,攪拌混合1h后,加入70mL去離子水在150rpm下振蕩2h,調節反應溫度至50℃,得到SiO2


    溶膠溶液;


    b.準確稱取0.4g十一烯酸鋅鹽,加入40mL去離子水中,再加入4mL濃氨水,混合均勻后得到十一烯酸鋅鹽溶液,準確稱取0.8g2-甲基咪唑加入400mL的甲醇中,混合均勻后得到2-甲基咪唑甲醇溶液,向步驟a所制備的SiO2


    溶膠溶液加入等體積的無水乙醇進行稀釋,向稀釋后的SiO2


    溶膠溶液中加入十一烯酸鋅鹽溶液,300W下進行超聲處理20min,加入2-甲基咪唑甲醇溶液,以速度150rpm、溫度45℃振蕩反應8h后,調節反應體系pH至7.0,靜置12h后,得到改性納米SiO2


    凝膠溶液;


    c.將步驟b所制備的改性納米SiO2


    凝膠溶液以8000rpm轉速離心10min,用無水乙醇進行洗滌,在60℃下進行干燥,得到改性納米二氧化硅;


    陰非離子表面活性劑的制備方法具體包括以下步驟:


    ①將3g酒石酸、14g異構醇醚XP-5進行混合,在氮氣氛圍下,加熱至50℃,加入0.17g對甲基苯磺酸鈉,加入至100℃時,反應4h,得到酯化物;


    ②調節步驟①所制備的酯化物反應體系的pH至8.0,準確稱取4.2g亞硫酸鈉配制成亞硫酸鈉飽和溶液,在40℃條件下,滴加亞硫酸鈉飽和溶液,反應5h,待體系自然降溫,經石油醚、無水乙醇進行洗滌,冷凍干燥后得到陰非離子表面活性劑。


    本發明還提供了一種降低壓裂液表界面張力的表活劑的制備方法,具體包括如下步驟:


    將改性納米二氧化硅、陰非離子表面活性劑和助表面活性劑混合,加入去離子水,混合均勻后,在90℃下,以150rpm轉速攪拌4h,反應結束后,待反應體系冷卻至室溫,得到表活劑。


    新方法制備的壓裂液表面活性劑對采油效果有促進作用,壓裂液表面活性中,改性納米二氧化硅的疏水性較高,改性納米二氧化硅能夠侵入油相,發生互相作用,使其聚集固/油/水界面,加強了楔形擠壓作用,促進了油砂表面油膜的剝離作用,提高了采油率。


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