CN109868131B - 双子粘弹性表面活性剂及其制备方法、应用以及转向酸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一类双子粘弹性表面活性剂及其制备方法。其中，该转向酸按质量百分数计，包括：双子粘弹性表面活性剂3‑5％，盐酸15‑18％，1‑2％酸化缓蚀剂，铁离子稳定剂1％，粘土稳定剂1％，其余为水。本发明提供的转向酸，具有较好的耐温性和优良的高温转向性能。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采行业中储层酸化改造领域，尤其涉及一种双子粘弹性表面活性剂及其制备方法、应用以及转向酸。
背景技术
油气储层酸化改造是油气井增产、注水井增注的有效措施之一。由于储层的非均质性，酸液进入地层后优先进入阻力最小的高渗透率区域，高渗透区域得到有效酸化后，阻力继续减小，导致酸液集中流入高渗透区域，而受污染程度较大的低渗透区域未得到有效酸化改造，致使储层渗透极差增大，层内层间矛盾加大。因此，对于非均质储层的酸化改造，其核心在于如何将酸液均匀置放于高渗透区域和低渗透区域。目前，常用的均匀布酸技术主要分为两类：机械方法和化学方法。机械方法包括：连续油管拖动、使用封隔器等，这些方法施工成本高，在特殊结构井中难以使用。化学方法包括：泡沫转向、高聚物地下交联转向和粘弹性表面活性剂转向；其中泡沫转向技术稳定性差，难以在高温地层使用；高聚物地下交联转向技术转向效率高，但破胶困难，对地层伤害大。粘弹性表面活性剂转向技术作为新型转向技术，具有转向效率高，遇油自主破胶，对地层伤害低等特点，目前在国内外各大油田应用较广。
粘弹性表面活性剂转向技术是一种条件响应性转向技术，酸液进入储层后，随着酸岩反应的进行，酸液中氢离子浓度逐渐降低，钙镁离子浓度逐渐升高，粘弹性表面活性剂分子聚集形态发生改变，形成复杂网络结构，酸液体系粘度增大，流动阻力变大，后续注入酸液流动方向发生改变，进入低渗透区域，使得储层得到有效酸化改造。目前，国内外报道的转向酸化用的粘弹性表面活性剂主要以单子粘弹性表面活性剂为主，耐温普遍低于120℃。双子粘弹性表面活性剂具有临界胶束浓度低，耐温性好等特点。因此，研制双子粘弹性表面活性剂用于转向酸具有很大的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双子粘弹性表面活性剂及其制备方法、应用，以及包含该双子粘弹性表面活性剂的转向酸。
一种双子粘弹性表面活性剂，其具有如下结构：
式中：
R1CO＝芥酸酰基、山嵛酸酰基、油酸酰基或硬脂酸酰基
R2＝CH3、CH2CH3、CH2CH2OH、CH2CH2CH2SO3Na、CH2CH2COOH
R3＝CH3、CH2CH3、CH2CH2OH、CH2C6H5、C6H5
进一步地，在本发明中R2，R3具有如下结构；
其中R2的结构有：
其中R3的结构有：
上述双子粘弹性表面活性剂的制备方法，包括：
(1)将1,3-丙烷磺内酯溶于无水乙醇中，滴加入甲胺醇溶液中，室温反应 12小时，过滤得白色固体-中间体A；其中，1,3-丙烷磺内酯与甲胺的摩尔比为 1:1.1；
(2)将中间体A溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；其中，中间体A、盐酸、环氧氯丙烷的摩尔比为1:1-2:2-5；
(3)将中间产物B溶于乙醇中，加入芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子粘弹性表面活性剂；其中中间体B与芥酸酰胺丙基二甲胺的摩尔比为 1:2-2.1。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，甲胺可为乙胺、乙醇胺、苯胺、苄胺。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，1,3-丙烷磺内酯可为丙烯酸。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，中间体A可为二甲胺、二乙胺、二乙醇胺、N-甲基-2-羟基乙胺、N-甲基苯胺。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，芥酸酰胺丙基二甲胺可为油酸酰胺丙基二甲胺、硬脂酸酰胺丙基二甲胺、山嵛酸酰胺丙基二甲胺。
上述的双子粘弹性表面活性剂在制备转向酸中的应用。
一种转向酸，包括上述制备的双子粘弹性表面活性剂、盐酸、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、粘土稳定剂。进一步地，所述转向酸包括：双子粘弹性表面活性剂3-5％，盐酸15-18％，1-2％酸化缓蚀剂，铁离子稳定剂1％，粘土稳定剂1％，其余为水。
进一步地，如上所述酸化缓蚀剂为曼尼希碱类化合物。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种双子粘弹性表面活性剂及其制备方法。本发明的双子粘弹性表面活性剂具有临界胶束浓度低，耐温性好等特性，以其配制的转向酸，其增粘能力强，耐温性好，具有较好的耐温抗剪切性，遇地层烃类物质能自主彻底破胶，对地层伤害小，能用于高温储层。
附图说明
图1为实施例6中用5％VDA-YT+15％盐酸+2％酸化缓蚀剂+1％铁离子温度计+1％粘土稳定剂+76％水制备的转向酸增粘后的流变曲线；
图2为实施例7中用3.5％VDA-YA+15％盐酸+2％酸化缓蚀剂+1％铁离子温度计+1％粘土稳定剂+77.5％水制备的转向酸增粘后的流变曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
(1)将0.1mol乙醇胺溶于无水乙醇中，将0.1mol 1,3-丙烷磺内酯溶于无水乙醇中，滴加入乙醇胺醇溶液，室温反应12小时，旋蒸除去溶剂，得中间体 A；
(2)将0.1mol中间体A溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和0.2mol 环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；
(3)将0.1mol中间产物B溶于乙醇中，加入0.21mol芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子粘弹性表面活性剂VDA-YA。
实施例2：
(1)将0.1mol苯胺溶于无水乙醇中，将0.1mol 1,3-丙烷磺内酯溶于无水乙醇中，滴加入苯胺醇溶液，室温反应12小时，旋蒸除去溶剂，得中间体A；
(2)将0.1mol中间体A溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和0.2mol 环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；
(3)将0.1mol中间产物B溶于乙醇中，加入0.21mol芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子粘弹性表面活性剂VDA-YA。
实施例3：
(1)将0.1mol二乙胺溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和0.2mol环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；
(2)将0.1mol中间产物B溶于乙醇中，加入0.21mol芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子粘弹性表面活性剂VDA-YT。
实施例4：
(1)将0.1mol N-甲基苯胺溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；
(2)将0.1mol中间产物B溶于乙醇中，加入0.21mol芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子粘弹性表面活性剂VDA-NB。
实施例5
(1)将0.1mol甲胺溶于无水乙醇中，将0.1mol丙烯酸无水乙醇中，滴加入甲胺醇溶液，加入少量对苯二酚，60℃反应6小时，旋蒸除去溶剂，得中间体A；
(2)将0.1mol中间体A溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和0.2mol 环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；
(3)将0.1mol中间产物B溶于乙醇中，加入0.21mol芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子粘弹性表面活性剂VDA-YS。
实施例6
以VDA-YT为例配制的转向酸配方如下：
5％VDA-YT+15％盐酸+2％酸化缓蚀剂+1％铁离子温度计+1％粘土稳定剂 +76％水。往上述转向酸中加入碳酸钙颗粒，使体系粘度增大，得到残酸。将残酸在170s-1条件下做粘温测试，粘温测试结果表明，酸液体系在150℃时粘度还能保持在50mPa﹒s以上，具有较好的耐温性。(见图1)
实施例7
以VDA-YA为例配制的转向酸配方如下：
3.5％VDA-YA+15％盐酸+2％酸化缓蚀剂+1％铁离子温度计+1％粘土稳定剂 +77.5％水。往上述转向酸中加入碳酸钙颗粒，使体系粘度增大，得到残酸。将残酸在170s-1条件下做粘温测试，粘温测试结果表明，酸液体系在140℃时粘度还能保持在35mPa﹒s以上，具有较好的耐温性。(见图2)
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一类双子多阳离子粘弹性表面活性剂，其特征在于，其结构式为：
式中：
R1CO＝芥酸酰基、山嵛酸酰基、油酸酰基或硬脂酸酰基
R2＝CH3、CH2CH3、CH2CH2OH、CH2CH2CH2SO3Na、CH2CH2COOH
R3＝CH3、CH2CH3、CH2CH2OH、CH2C6H5、C6H5。
2.权利要求1所述的双子多阳离子粘弹性表面活性剂，其特征在于，R1为芥酸、山嵛酸、油酸、硬脂酸的疏水碳链；R2为CH3、CH2CH3、CH2CH2OH、CH2CH2CH2SO3Na、CH2CH2COOH；R3为CH3、CH2CH3、CH2CH2OH、CH2C6H5、C6H5。
3.权利要求1所述的双子多阳离子粘弹性表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将1,3-丙烷磺内酯溶于无水乙醇中，滴加入甲胺醇溶液中，室温反应12小时，过滤得白色固体-中间体A；其中，1,3-丙烷磺内酯与甲胺的摩尔比为1:1.1；
(2)将中间体A溶于50％乙醇溶液中，加入适量浓盐酸和环氧氯丙烷，70℃反应7小时，旋蒸除去溶剂后，得中间产物B；其中，中间体A、盐酸、环氧氯丙烷的摩尔比为1:1-2:2-5；
(3)将中间产物B溶于乙醇中，加入芥酸酰胺丙基二甲胺，加入少量氢氧化钠作催化剂，在85℃条件下反应24小时；反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到双子多阳离子粘弹性表面活性剂；其中中间体B与芥酸酰胺丙基二甲胺的摩尔比为1:2-2.1。
4.权利要求1所述的双子多阳离子粘弹性表面活性剂在制备转向酸中的应用。
5.一种转向酸，其特征在于，包括权利要求1所述的双子多阳离子粘弹性表面活性剂、盐酸、酸化缓蚀剂、铁离子稳定剂、粘土稳定剂。
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