本發(fā)明屬于油氣開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種清潔壓裂液及其制備方法。
背景技術(shù)：
：我國油氣田低滲透層儲(chǔ)量豐富，但其自然產(chǎn)能低或根本無自然產(chǎn)能，不經(jīng)過壓裂增產(chǎn)改造提高單井產(chǎn)量，難以獲得經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值。應(yīng)用壓裂液技術(shù)開采這類油藏意義重大，壓裂液的主要功能是含粘彈性液體攜支撐劑帶入壓開地層，增加滲透率以使油氣增產(chǎn)。壓裂液水化后的殘?jiān)嗌僦苯佑绊憠毫研Ч母叩?。常用壓裂液為高分子胍膠聚糖類或其改性產(chǎn)品，此類壓裂液含殘?jiān)咳云?。其殘?jiān)鼇碓从谔烊痪酆衔锉旧淼牟蝗芪锖团c金屬交聯(lián)后未完全破膠產(chǎn)物，這些殘留物均會(huì)對壓裂裂縫支撐帶滲透率和地層滲透率造成難以恢復(fù)的傷害，嚴(yán)重影響壓裂增產(chǎn)效果。疏水聚合物可由分子間的非共價(jià)鍵相互作用締合而形成分子聚集體，做為合成的高分子，其沒有殘?jiān)?，對地層傷害小。粘彈性表面活性劑也是小分子締合聚集的結(jié)果，其應(yīng)用于油氣田壓裂液，遇油后，聚集狀態(tài)改變，變成球狀低粘度液體，自動(dòng)破膠，且由于其為小分子無殘?jiān)瑢Φ貙觽π。徽硰椥员砻婊钚詣毫岩含F(xiàn)場施工簡單，不需要過多的設(shè)備，無需交聯(lián)劑，破膠劑和其他助劑，因此，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。美國專利5551516公開了一種粘彈性表面活性劑基壓裂液，在該壓裂液中，與陽離子表面活性劑一起使用的還有如氯化鉀或氯化銨的水溶性的無機(jī)鹽和類似水楊酸鈉的有機(jī)鹽或醇作為穩(wěn)定劑。美國專利5964295、6435277、6412561公開了使用粘彈性表面活性劑基壓裂液的組成類型和使用方法。美國專利6703352公開了一種含碳鏈長12-24的單鏈兩性表面活性劑與無機(jī)鹽、有機(jī)鹽的復(fù)配成分。CN1285700C公開了一種清潔壓裂液的配方，由十八個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸鹽和鹽水混合或十八個(gè)碳原子的脂肪酸、無機(jī)堿和鹽水混合。CN1752173A公開了一種清潔壓裂液添加劑，其組成為長碳鏈烷基季銨鹽、長碳鏈烷基二甲基氧化胺、水楊酸鹽、乙二醇醚、低碳醇、水。CN101775276A公開了一種可在較高地層溫度條件下使用的壓裂液制備方法，其包含Gemini陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、電解質(zhì)鹽、反離子鹽、助溶劑和水等。CN102181279A公開了一種多親水基的陽離子季銨鹽型表面活性劑壓裂液。盡管粘彈性表面活性劑類壓裂液具有無殘?jiān)?、對地層傷害小等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其較高的使用濃度，相應(yīng)的成本較高，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種清潔壓裂液及其制備方法，該壓裂液在較低的濃度下就可以得到較高的稠度和粘彈性，具有更好的流變性和攜砂效果。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種清潔壓裂液，以重量百分比計(jì)，該壓裂液包括二聚酰丙基氧化胺表面活性劑0.1％-2％，含疏水基的陰離子型聚合物0.1％-0.6％，鹽0-4％，余量為水；所述含疏水基的陰離子型聚合物為含磺酸鹽和疏水基團(tuán)的水溶性聚合物；所述二聚酰丙基氧化胺表面活性劑具有如下述式I所示的分子結(jié)構(gòu)式I中，R1為碳數(shù)是C36，且含有2個(gè)-CO-基團(tuán)的?；?；R2為碳數(shù)是C2-5的亞甲基基團(tuán)；R3為碳數(shù)是C1-4的烷基基團(tuán)、或-CH2CH2OH；R4為碳數(shù)是C1-4的烷基基團(tuán)、或-CH2CH2OH；所述R1具有如下述式II或式III中任一項(xiàng)所示的結(jié)構(gòu)：所述二聚酰丙基氧化胺表面活性劑包括式II、式III中的一種或兩種的組合；所述二聚酰胺氧化胺表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)親水基團(tuán)和二個(gè)疏水基團(tuán)，所述疏水基團(tuán)的碳數(shù)為36，且含有兩個(gè)-CO-酰基，其具體結(jié)構(gòu)為：所述含疏水基的陰離子型聚合物為聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺包括疏水基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，其分子量為50-300萬；所述疏水基團(tuán)包括碳數(shù)為C12-22的直鏈或支鏈的碳?xì)滏溁鶊F(tuán)，所述疏水基團(tuán)通過酰胺鍵或酯鍵與主鏈相連，所述陰離子基團(tuán)為羧基或磺基。所述聚丙烯酰胺的分子量為50-200萬，其疏水基團(tuán)的分子量按摩爾比占整個(gè)聚丙烯酰胺分子量的0.5-2％。所述鹽包括氯化鉀、氯化銨、季銨鹽中的一種或幾種的組合。按重量百分比計(jì)，還包括0-2％的其他表面活性劑，所述其他表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑和醇類溶劑中的一種或幾種的組合，所述醇類溶劑的加入量為0-1％；所述陰離子表面活性劑包括烷基磺酸鹽類表面活性劑或硫酸鹽類表面活性劑；所述陽離子表面活性劑包括烷基季銨鹽類表面活性劑；所述非離子表面活性劑包括烷基脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、烷基酰胺中的一種或幾種的組合；所述醇類溶劑包括甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇中的一種或幾種的組合。一種清潔壓裂液的制備方法，包括以下步驟：將二聚酰丙基氧化胺表面活性劑和鹽混合后加入到含疏水基的陰離子型聚合物的水溶液中，攪拌均勻，得到清潔壓裂液。所述二聚酰丙基氧化胺表面活性劑的制備方法包括以下步驟：將二聚脂肪酸與有機(jī)胺在160-180℃下反應(yīng)，直至反應(yīng)體系酸值小于6時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到第一反應(yīng)中間體，其中，二聚脂肪酸與有機(jī)胺的摩爾比為1:2；蒸餾掉第一反應(yīng)中間體中的水和剩余的有機(jī)胺，得到第二反應(yīng)中間體；將第二反應(yīng)中間體與過氧化氫水溶液在60-80℃下反應(yīng)4-6小時(shí)，得到二聚酰丙基氧化胺表面活性劑。所述二聚脂肪酸為二聚十八酸；所述有機(jī)胺為N,N-二甲基-1,3-丙二胺。本發(fā)明還提供了上述清潔壓裂液在油氣田壓裂中的應(yīng)用，在應(yīng)用時(shí)可以參照現(xiàn)有技術(shù)中的其他壓裂液的應(yīng)用方式進(jìn)行應(yīng)用。本發(fā)明提供的清潔壓裂液具有如下有益效果：本發(fā)明采用二聚酰胺氧化胺型表面活性劑與疏水聚合物作用可大幅增大粘度，并且與各種離子兼容性更好，因此，與傳統(tǒng)的表面活性劑壓裂液相比，本發(fā)明提供的壓裂液在較低的濃度下就可以得到較高的稠度和粘彈性，獲得更好的流變性和攜砂效果，與各種離子兼容性更好。進(jìn)一步的，本發(fā)明中加入鹽，鹽包括氯化鉀、氯化銨、季銨鹽中的一種或幾種的組合，加入鹽可以防止粘土膨脹。進(jìn)一步的，本發(fā)明通過在壓裂液中加入非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑，調(diào)節(jié)壓裂液的溶解速度，改善其抗剪切的能力。具體實(shí)施方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。實(shí)施例1本實(shí)施例供了一種清潔壓裂液的制備方法，其包括以下步驟：1)二聚十八烷基酰胺的合成取高純度二聚酸(碳數(shù)為C36的二聚十八酸的含量>95％)100g加入到N,N-二甲基-1,3-丙二胺(38.3g，0.38mol)中，混合均勻后加熱到160-180℃，保溫3-8小時(shí)，蒸餾掉反應(yīng)生成的水，反應(yīng)進(jìn)行到酸值小于6時(shí)結(jié)束；蒸餾除去多余的N,N-二甲基-1,3-丙二胺，獲得高純二聚十八烷基酰胺。2)二聚酰丙基氧化胺表面活性劑的合成將30％濃度的過氧化氫10.3g加入到27mL水，12g二丙二醇中，混合加熱到70-80℃，然后加入步驟1)獲得的高純二聚十八烷基酰胺20g，在60-80℃下反應(yīng)，通過色譜監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程達(dá)到理論值的98％時(shí)，反應(yīng)完畢，在本實(shí)施例中，反應(yīng)時(shí)間為4-6小時(shí)，獲得有效濃度為26％活性物含量的產(chǎn)品，即二聚酰胺氧化胺表面活性劑；最終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)為式IV或V所示的同系物：3)超分子清潔壓裂液的制備組分及代號(hào)如下：HMPAM：疏水改性聚丙烯酰胺，即含疏水基的陰離子型部分水解聚丙烯酰胺，其疏水基的碳數(shù)為C18，該疏水基通過酰胺與主鏈連接；分子量為200萬；DIAMO：二聚酰胺氧化胺表面活性劑(酰胺結(jié)構(gòu)IV,V)：多酰基基團(tuán)R1的碳數(shù)為C36.AMO：單鏈C18酰胺氧化胺表面活性劑.配制過程如下：將HMPAM充分溶解后，在攪拌條件下，按表1所示的比例加入DIAMO中的一種或幾種的組合，形成不同系列的均勻液體體系。實(shí)施例2本實(shí)施例在HaakeRS6000流變儀上，在100s-1剪切速度下，70℃下粘度測試不同組成的液體粘度，結(jié)果如表1所示(濃度為重量比有效物含量)。表1粘度測試結(jié)果由表1可以看出：不同系列的均勻液體中，含二聚酰胺氧化胺表面活性劑與含疏水基的陰離子型聚合物復(fù)配后獲得的粘度，比二者單獨(dú)使用時(shí)的粘度之增高數(shù)倍，比單鏈的氧化胺也要高。實(shí)施例3本實(shí)施例在HaakeMars流變儀上，測試實(shí)施例2中的含HMPAM和表面活性劑的復(fù)配樣品動(dòng)態(tài)粘彈性，結(jié)果如表2所示。表2粘彈性性能(60℃，0.01rad/s)組成，以重量百分比計(jì)G’(儲(chǔ)存模量)，PaG”(損耗模量)，Pa0.25％HMPAM+0.2％DIAMO0.520.21從表2中可以看出：復(fù)配樣品在頻率很低時(shí)(0.1rad/s)，G’(儲(chǔ)存模量)大于G”(損耗模量)，顯示其具有較高的粘彈性質(zhì)，對攜砂性能有利。實(shí)施例4本實(shí)施例對本發(fā)明提供的超分子清潔壓裂液進(jìn)一步進(jìn)行殘?jiān)繙y試實(shí)驗(yàn)，參照SY/T5107-1995水基壓裂液性能評價(jià)方法6.6壓裂液殘?jiān)繙y定，結(jié)果見表3。表3殘?jiān)啃蛱?hào)組成(以重量百分比計(jì))殘?jiān)?mg/L)10.25％HMPAM+0.2％DIAMO020.25％胍膠凍膠280從表3中可以看出：本發(fā)明提供的超分子清潔壓裂液無不溶物殘?jiān)?，屬于清潔壓裂液。而傳統(tǒng)0.25％胍膠凍膠殘?jiān)^高。當(dāng)前第1頁1 2 3