工艺控制
一类清洁压裂液的实验室合成及性能评价
唐文峰代文（中海石油（中国)有限公司惠州作业公司，广东深圳518000）
摘要：通过实验制得两种季铵盐类表面活性剂，分别引入一个和两个羟乙基连接在N原子上，两种压裂液体系2%(VES)+1%(NaSal)+2%(KCI)分别在温度为110C(18-12)和 121℃(18-2-1)时剪切速率为170S下粘度都大25mPa·s，两体系的岩心伤害实验中，对岩心的伤害均小于20%；悬浮沙性能良好，在5h后仍能悬浮于压裂液中。两压裂体系均可在压裂液与煤油质量比为1:0.33时，95℃下5h内破胶，粘度为 5mPa*s易返排，无残渣。
关键调：粘弹性表面活性剂长链季铵盐清洁压裂液羟乙基
在石油工业领域，压裂作业已是油气田增产的重要措施之压裂液的性能对压裂作业有着直接的影响。目前广泛使
用的胍胶压裂液因其破胶不完全残留在地层中的残渣会降低渗透率而影响压裂效果"。1997年由Schlumberger推出了一种粘弹性流体应用于Giovanna的修井作业，所设计的压裂液的增稠剂是粘弹性表面活性剂(VES)。与胍胶溶液不同，VES溶液粘度主要是由于其在水中溶解形成的蠕虫状胶束连接形成的网状结构，蝠虫状胶束在高剪切时的稀释效应可逆有利于压裂液
的管送和能量传递[2]。 1实验
1.1实验原理
3CH(CH,)CH,OH +PBr; → 3CH(CH,)6CH,Br + H,PO;
o
CHy(CH,)CH,Br CH;(CHz)sCH,Br
1.2药品与仪器
H,C a
CH,iCH,),CH CH,(CHsheCH;"
Cyo
C%, - B o
C,H,OH - Br CH
实验原料：三溴化磷，十八醇，二甲基乙醇胺，甲基二乙醇胺，水杨酸钠，氯化钾，正丁醇。以上药品均购于成都科龙。实验仪器：红外光谱仪WQF-520,NDJ-9型粘度计，美国Grace流
变仪M5600，SCM-S型全自动岩心孔渗测量系统。 1.3合成方法
称27.234g十八醇于烧瓶中，水浴60℃待其全部融化后，加人7.655g三溴化磷。温度保持在60℃反应3.5小时，至反应结束时加人1.090g三溴化磷使十八醇彻底反应。将得到的淡黄色液体水4次得到澄清液体为中间产物溴代十八烷。采用正丁醇为溶剂，加入溴代十八烷和过量甲基二乙醇胺(1:1.1)。待其全部溶解后在70℃下反应6h，减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体。丙酮清洗三次后得到产品十八烷基甲基二羟乙基溴化铵(以下简称为18-1-2)"。十八烷基二甲基羟乙基漠化铵(以下简称18-2-1)制法相同，果用溴代十八烷与二甲基乙醇胺
万方数据
制得。
2.结果及讨论 2.1红外分析
将制得的18-1-2与18-2-1分别通过红外分析验证其基团组成，18-2-1与18-1-2均在1475cm和2850cm处出现吸收峰其为-CHz-弯曲振动和伸缩振动吸收峰；在2930cm"均出现了-CH,的伸缩振动吸收峰；在3326cm处两产物均出现吸收峰，为-NH的伸缩振动，两产物在1050cm出现了为C-0 的伸缩振动吸收峰。通过红外初步判断所得产物为具有一
OH，-C-N和长疏水碳链结构物质。 2.2产品浓度对粘度的影响
将产物18-1-2与18-2-1溶解在定量的水中分别配制出不同浓度的溶液，再加人1%的激活剂水杨酸钠和2%的氯化钾配制出待测压裂液。测定不同浓度的表面活性剂在室温下（10℃）对于表观粘度的影响随着表面活性剂浓度的增加粘度上升。在1%-1.5%时18-1-2的粘度高于18-2-1，随着加量的增加18-2-1的粘度迅速提高。在18-2-1的加量为2.5% 时，粘度达到了678mPa·s。而18-1-2在加量高于1.5%后粘度均低于18-2-1，在加量为2.5%时粘度为512mPa·s，当在溶液中溶解的VES浓度大于其CMC值时以球状胶束存在在溶液中。随着浓度继续增加进面转变为棒状胶束。棒状胶束的形成是以长链的疏水基团的并排排列在一起，N+离子朝向水中的形式存在。棒状胶束在水中通过激活剂水杨酸钠连接在一起，成为一个稳定的胶束网而增加溶液的粘度。因为与聚合物和植物大分子不同，VES压裂液的携沙粘度最低为25mPa·
s[4],在常温下，1%加量的VES已经可以满足要求。 3结语
3.1通过实验成功合成出两种VES，反应只需两步，副反应少。
3.2溶液配置简单，在VES浓度为2%时，激活剂浓度为1% 时，两种压裂液的流变性均满足作业要求，
3.3两种VES对岩心的伤害不高，且残渣较少，可以适用于
低渗油藏的压裂作业。参考文献：
[1]SPE133596
[2].WalkerLM,Moldenaers,BerretJF.Macroscopicresponseof-wormlikemicellestoelongationalflow[Jj.Langmuir,1996,26(12):6309 631.
[3]张钧.海上采油工程手册[M].北京：石油工业出版社， 2001.
[4].PITONI E, CIOVANNI B, CEVIAF. Polymerfree fractur-ing fluid revives shutin oil well[J], World Oil,1999,9:7781.
2016年9月化置纪267