《表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104128121 A (43)申请公布日 2014.11.05 C N 1 0 4 1 2 8 1 2 1 A (21)申请号 201410357341.4 (22)申请日 2014.07.24 B01F 17/32(2006.01) C07D 233/58(2006.01) C09K 8/68(2006.01) (71)申请人中国海洋石油总公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北大街 25号中国海油大厦中国海油石油总公 司科技发展部 申请人中海石油（中国）有限公司深圳分公 司 中海油田服务股份有限公司 (72)发明人韦红术 张俊斌 张伟国 魏裕森 王杏尊 郭。
2、布民 鲍文辉 黄杰 (74)专利代理机构深圳市瑞方达知识产权事务 所(普通合伙) 44314 代理人张约宗 张秋红 (54) 发明名称 表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种表面活性剂、清洁压 裂液及其制备方法，表面活性剂为溴代1-甲 基-4-烷基咪唑，其分子式：C 26 H 59 N 2 Br，结构式 为：清洁 压裂液包括以下重量份数的原料：表面活性剂 5.60-10.50份、活化剂0.15-0.40份、反离子 1.00-2.00份、以及水87.10-93.25份。本发明的 表面活性剂，制备方法简单，反应条件温和，反应 产率高；本发明的清洁压裂液，通过上述表面活。
3、 性剂及活化剂、反离子和水按一定重量份数制成， 成本低，制作简单，耐高温性好，可达到140，适 用于不同区域的水；且该清洁压裂液与地层水配 伍性好，可以克服和降低二次沉淀造成的伤害。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 104128121 A CN 104128121 A 1/1页 2 1.一种表面活性剂，其特征在于，该表面活性剂为溴代1-甲基-4-烷基咪唑，其分子 式：C 26 H 59 N 2 Br，结构式为： ； 该表面活性剂由以下方法制得：称取N-甲基咪唑并。
4、转移到含有乙酸乙酯的圆底烧瓶 中；称取溴代烷烃置于滴液漏斗中，在加热搅拌回流下将所述溴代烷烃逐滴加入所述烧瓶 中，与所述N-甲基咪唑、乙酸乙酯形成混合物；滴加完毕之后对混合物进行回流，直至所述 混合物呈粘稠的浅黄色且无明显分层；将装有所述混合物的所述烧瓶置于低温下冷冻，析 出白色固体产物；然后将所述混合物的上层液体倒出，再加入乙酸乙酯加热使所述固体产 物溶解，再冷冻；反复多次后，在旋转蒸发器里减压蒸馏，获得白色固体产物并置于真空干 燥箱中，高温干燥后冷却至室温，即得表面活性剂。 2.根据权利要求1所述的表面活性剂，其特征在于，所述溴代烷烃为溴代二十二烷；滴 加所述溴代烷烃时控制滴速为每分钟一滴。
5、；加热搅拌回流的加热温度为802；所述 混合物的回流时间为24-48h；高温干燥的温度为70-80，干燥时间为12-24h。 3.一种清洁压裂液，其特征在于，包括以下重量份数的原料：权利要求1-2任一项 所述的表面活性剂5.60-10.50份、活化剂0.15-0.40份、反离子1.00-2.00份、以及水 87.10-93.25份。 4.根据权利要求3所述的清洁压裂液，其特征在于，该清洁压裂液包括以下重量份数 的原料：表面活性剂6.00份、活化剂0.20份、反离子1.50份、以及水92.30份。 5.根据权利要求3所述的清洁压裂液，其特征在于，所述活化剂为用于络合水中高价 金属离子的高效络合剂。
6、。 6.根据权利要求5所述的清洁压裂液，其特征在于，所述活化剂为乙二胺四乙酸二钠。 7.根据权利要求3所述的清洁压裂液，其特征在于，所述反离子为水杨酸钠。 8.一种权利要求3-7任一项所述的清洁压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： 将87.10-93.25重量份的水、0.15-0.40重量份的活化剂以及5.60-10.50重量份的表 面活性剂混合制得基液； 将1.00-2.00重量份的反离子加入到所述基液中，混合即得清洁压裂液。 9.根据权利要求8所述的清洁压裂液的制备方法，其特征在于，在所述基液制备中，先 将所述重量份数的水加入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以500 rpm转。
7、速搅拌，然 后于常温条件下依次加入所述重量份数的活化剂、表面活性剂，待溶胀完全后，制得所述基 液。 权 利 要 求 书CN 104128121 A 1/5页 3 表面活性剂、 清洁压裂液及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种清洁压裂液，尤其涉及一种可用于清洁压裂液的表面活性剂、清 洁压裂液及其制备方法。 背景技术 0002 清洁压裂液以其一系列优良的性能而被人们所熟知，并且国内各油田已经在这方 面做了大量基础性研究工作，同时也取得了较好的现场应用结果。但是清洁压裂液耐温性 能较差这一难题一直限制了其适应范围。国内研究在中低温层次的比较多，而耐高温的清 洁压裂液虽有研究报导(未超过12。
8、0)，但是成功应用的不多。国外虽有高温的应用例子， 但适用温度最高为135，还未有超过140的应用。 发明内容 0003 本发明要解决的一技术问题在于，提供一种可用于清洁压裂液的表面活性剂。 0004 本发明要解决的另一技术问题在于，提供一种耐高温的清洁压裂液及其制备方 法。 0005 本发明解决其一技术问题所采用的技术方案是：提供一种表面活性剂，该表面活 性剂为溴代1-甲基-4-烷基咪唑，其分子式：C 26 H 59 N 2 Br，结构式为： 0006 0007 该表面活性剂由以下方法制得：称取N-甲基咪唑并转移到含有乙酸乙酯的圆底 烧瓶中；称取溴代烷烃置于滴液漏斗中，在加热搅拌回流下将所述。
9、溴代烷烃逐滴加入所述 烧瓶中，与所述N-甲基咪唑、乙酸乙酯形成混合物；滴加完毕之后对混合物进行回流，直至 所述混合物呈粘稠的浅黄色且无明显分层；将装有所述混合物的所述烧瓶置于低温下冷 冻，析出白色固体产物；然后将所述混合物的上层液体倒出，再加入乙酸乙酯加热使所述固 体产物溶解，再冷冻；反复多次后，在旋转蒸发器里减压蒸馏，获得白色固体产物并置于真 空干燥箱中，高温干燥后冷却至室温，即得表面活性剂。 0008 在本发明的表面活性剂中，所述溴代烷烃为溴代二十二烷；滴加所述溴代烷烃时 控制滴速为每分钟一滴；加热搅拌回流的加热温度为802；所述混合物的回流时间 为24-48h；高温干燥的温度为70-80。
10、，干燥时间为12-24h 0009 本发明解决其另一技术问题所采用的技术方案是：提供一种清洁压裂液，包括 以下重量份数的原料：上述的表面活性剂5.60-10.50份、活化剂0.15-0.40份、反离子 1.00-2.00份、以及水87.10-93.25份。 说 明 书CN 104128121 A 2/5页 4 0010 在本发明的清洁压裂液中，该清洁压裂液包括以下重量份数的原料：表面活性剂 6.00份、活化剂0.20份、反离子1.50份、以及水92.30份。 0011 在本发明的清洁压裂液中，所述活化剂为用于络合水中高价金属离子的高效络合 剂。 0012 在本发明的清洁压裂液中，所述活化剂为乙。
11、二胺四乙酸二钠。 0013 在本发明的清洁压裂液中，所述反离子为水杨酸钠。 0014 本发明还提供一种上述清洁压裂液的制备方法，包括如下步骤： 0015 将87.10-93.25重量份的水、0.15-0.40重量份的活化剂以及5.60-10.50重量份 的表面活性剂混合制得基液； 0016 将1.00-2.00重量份的反离子加入到所述基液中，混合即得清洁压裂液。 0017 在本发明的清洁压裂液的制备方法中，在所述基液制备中，先将所述重量份数的 水加入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以500rpm转速搅拌，然后于常温条件下依 次加入所述重量份数的活化剂、表面活性剂，待溶胀完全后，制得所述基液。
12、。 0018 实施本发明具有以下有益效果：本发明的表面活性剂，制备方法简单，反应条件温 和，且反应产率高；本发明的清洁压裂液，通过上述表面活性剂及活化剂、反离子和水按一 定重量份数制成，成本低，制作简单，耐高温性好，可达到140，适用于不同区域的水；且 该清洁压裂液与地层水配伍性好，可以克服和降低二次沉淀造成的伤害。 具体实施方式 0019 本发明的表面活性剂，为溴代1-甲基-4-烷基咪唑，其分子式：C 26 H 59 N 2 Br，其结构 式为： 0020 0021 该溴代1-甲基-4-烷基咪唑为季铵盐结构的表面活性剂，与常规表面活性剂相 比，其侧链更长，疏水性更大，使得CMC(临界胶束浓度。
13、)值更低，耐温性增加。另外，其咪唑 头基的亲水性较常规表面活性剂高，故水溶性也较好。 0022 上述表面活性剂由以下方法制得：称取N-甲基咪唑并转移到含有乙酸乙酯的圆 底烧瓶中；称取溴代烷烃置于滴液漏斗中，在加热搅拌回流下将溴代烷烃逐滴加入烧瓶中， 与所述N-甲基咪唑、乙酸乙酯形成混合物；滴加完毕之后对混合物进行回流，直至混合物 呈粘稠的浅黄色且无明显分层；将装有混合物的烧瓶置于低温下冷冻，析出白色固体产物； 然后将混合物的上层液体倒出，再加入乙酸乙酯加热使固体产物溶解，再冷冻；反复多次如 5次后，在旋转蒸发器里减压蒸馏，获得白色固体产物并置于真空干燥箱中，高温干燥后冷 却至室温，即得表面活性。
14、剂。 0023 其中，溴代烷烃为溴代二十二烷；滴加时控制滴速为每分钟一滴；加热搅拌回流 的加热温度为802；混合物的回流时间根据加热温度调节，如24-48h；高温干燥时间 说 明 书CN 104128121 A 3/5页 5 根据温度调节，干燥温度可为70-80，干燥时间可为12-24h；上述各种温度和时间可根据 实际操作适当增减。 0024 上述的表面活性剂制备方法，相较于现有技术中的条件苛刻的制备方法，简单、反 应条件温和且反应产率高。 0025 本发明的清洁压裂液，包括以下重量份数的原料：表面活性剂5.60-10.50份、活 化剂0.15-0.40份、反离子1.00-2.00份、以及水8。
15、7.10-93.25份。其中表面活性剂采用上 述的表面活性剂。 0026 该清洁压裂液优选包括以下重量份数的原料：表面活性剂6.00份、活化剂0.20 份、反离子1.50份、以及水92.30份。 0027 其中，活性剂为用于络合水中高价金属离子的高效络合剂；活化剂在清洁压裂液 中，将钙镁离子等高价金属离子络合，避免高价金属离子在压裂液中对表面活性剂产生聚 沉作用。该活化剂可为乙二胺四乙酸二钠、二巯基丙醇、二巯基丙烷磺酸钠或巯基乙胺等； 优选地，该活化剂为乙二胺四乙酸二钠。适当 重量份数的活化剂保证了压裂液的粘度，活 化剂过少会使得压裂液的粘度下降。 0028 在清洁压裂液中，反离子的作用是促使。
16、压裂液中表面活性剂的胶束结构向线状或 网状结构转变，进而增加压裂液粘度。过少的反离子无法达到增粘的作用，过多则会使胶束 结构崩裂，使表面活性剂胶束由线状变成球状，从而失去粘度。反离子可为苯甲酸钠、水杨 酸钠、邻苯二甲酸氢钾、间羧基苯磺酸钠以及磺基水杨酸钠中的一种或多种；反离子优选为 水杨酸钠。表面活性剂的使用重量份数可根据纯度增减；根据表面活性剂重量份数的适当 增多，压裂液的耐温性相应提高。 0029 本发明的清洁压裂液的制备方法包括如下步骤： 0030 将87.10-93.25重量份的水、0.15-0.40重量份的活化剂以及5.60-10.50重量份 的表面活性剂混合制得基液； 0031 将。
17、1.00-2.00重量份的反离子加入到所述基液中，混合即得清洁压裂液。 0032 其中，在基液制备中，先将水加入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以 500rpm转速搅拌，然后于常温条件下依次加入活化剂、表面活性剂，待溶胀完全后，制得基 液。然后再将反离子加入烧杯中与基液混合在一起，即得清洁压裂液。 0033 以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。 0034 首先制备表面活性剂：称取41.5gN-甲基咪唑，转移到含有300ml乙酸乙酯的圆底 烧瓶中，称取1.1mol的溴代二十二烷置于滴液漏斗中，在802搅拌回流下逐滴加入溴 代二十二烷，控制滴速为每分钟一滴；滴加完毕之后对混合物进行回流24。
18、-48h。随着反应 的进行，混合物颜色逐渐变深，反应结束后可观察到溶液呈粘稠的浅黄色，但无明显分层， 将烧瓶置于低温下冷冻，产 物则以白色固体析出。然后将上层液体倒出，再加入200ml乙 酸乙酯加热使其溶解，再冷冻。如此反复，经过5次洗涤之后，在旋转蒸发器里减压蒸馏， 除去大部分溶剂，将所得的含微量溶剂的白色固体产物置于真空干燥箱中，70-80干燥 12-24h，冷却至室温后取出备用。 0035 根据上述各原料重量份数制得的表面活性剂理论产量为579.5g，而实际产量为 558g，产率为96.3，从而可知产率高。 0036 实施例1： 说 明 书CN 104128121 A 4/5页 6 00。
19、37 用量筒量取87.1ml水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以约500rpm 转速搅拌，然后于常温条件下依次加入0.40g的活化剂、10.50g的表面活性剂，待溶胀完全 后(约30分钟)，向烧杯中添加2.00g反离子，反应持续至使配制成的压裂液具有良好的粘 弹性。 0038 实施例2： 0039 用量筒量取92.3ml水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以约500rpm 转速搅拌，然后于常温条件下依次加入0.2g的活化剂、6g的表面活性剂，待溶胀完全后(约 30分钟)，向烧杯中添加1.5g反离子，反应持续至使配制成的压裂液具有良好的粘弹性。 0040 实施例3： 0041 用量。
20、筒量取93.25ml水倒入带有磁力搅拌器的烧杯中，开动搅拌器并以约500rpm 转速搅拌，然后于常温条件下依次加入0.15g的活化剂、5.60g的表面活性剂，待溶胀完全 后(约30分钟)，向烧杯中添加1.00g反离子，反应持续至使配制成的压裂液具有良好的粘 弹性。 0042 上述实施例1-3中，活化剂采用乙二胺四乙酸二钠，反离子采用水杨酸钠。 0043 性能评价： 0044 按照SY/T6376-2008压裂液通用技术条件对本发明实施例1-3制得的清洁压 裂液及常规的清洁压裂液进行性能评价：采用RS-6000流变仪，在140、170s-1剪切速率 下剪切1h，测定高温清洁压裂液性能；破胶方式采。
21、用地层水稀释或者地层原油、烃类物质 等自动破胶。常规的清洁压裂液：按照本领域的常规方法制得，作为比较例。 0045 表1、本发明实施例1-3清洁压裂液与比较例的清洁压裂液性能对比 0046 0047 从表1数据结果显示，本发明的清洁压裂液初始粘度和1h剪切后粘度比常规清洁 压裂液体系大，表明本发明的清洁压裂液的抗温性能、抗剪切性能比常规清洁压裂液好。且 破胶后体系状态描述显示，本发明的清洁压裂液对稳定高价金属、变价金属，防止二次沉淀 伤害比常规压裂液好。 0048 将实施例1-3制得的清洁压裂液与地层水(采用惠州24-7区块的地层水以及冀 东地层水)进行配伍性试验：按SY/T6376-2008。
22、压裂液通用技术条件之粘弹性表面活 性剂压裂液通用技术指标中压裂液与地层流体配伍性测定方法，测定压裂液破胶液与惠州 25-7区块地层水作用能否产生沉淀。试验结果见表2和表3。 0049 表2、实施例1-3清洁压裂液破胶液与惠州24-7区块的地层水配伍性结果 说 明 书CN 104128121 A 5/5页 7 0050 0051 表3、实施例1-3清洁压裂液破胶液与冀东地层水配伍性结果 0052 0053 从上述表2、3结果可知，得出清洁压裂液破胶液与地层水的配伍性良好，可以克 服和降低二次沉淀造成的伤害。且表明压裂液采用的添加剂性能优良，符合SY/T6376-2008 压裂液通用技术条件之粘弹性表面活性剂压裂液通用技术指标要求。 0054 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说 明 书CN 104128121 A 。