CN102559168A - 一种酸敏性变粘混合表面活性剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种酸敏性变粘混合表面活性剂，由磺酸盐双子表面活性剂和烷基糖苷非离子表面活性剂按质量比1∶4～4∶1混合而成。混合体系的粘度高，但向体系中加酸后，粘度迅速下降。含酸的酸敏性混合表面活性剂体系通过酸的消耗而引起溶液粘度升高，在进行油藏酸化时具有自动寻找低渗透率层段的特点，具备自转向功能，能实现均匀酸化，获得良好的酸化效果。含酸的酸敏性混合表面活性剂在酸化后粘度高，但当其与原油或烃类物质接触后会自动降粘，粘度接近于水的粘度，返排容易。

Description

一种酸敏性变粘混合表面活性剂

技术领域：

本发明涉及一种酸敏性变粘混合表面活性剂，具体地说，酸敏性变粘混合表面活性剂体系的粘度随酸液浓度的降低而增大，具有自转向功能，可以作为酸化用自转向剂。

背景技术：

酸化是强化采油(EOR)的方法之一，是油气井增产、注入井增注的一项有效的技术措施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和酸化压裂(也称酸压)。酸洗是将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等，并疏通射孔孔眼。基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。酸化压裂是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。酸化施工使用诸如水泥车、泵车一类的施工车辆，将酸性水溶液(如盐酸、氢氟酸、有机酸)注入地层。注入的酸液会溶解地层岩石或胶结物，从而增加地层渗透率，使油气的产出、驱替水注入更加方便。

由于地层的非均质性，使得注入的新鲜酸液首先进入阻力最小的、渗透率高的层段，在这些层段内，酸液溶解了碳酸盐或者砂岩矿物，并且产生了高传导性通道，使得这些层段具有更高的注入能力，最终导致的结果是大多数酸液流入同一层段，而其它目标层段没有进酸，不可能得到酸化。因此，需要进行酸液转向处理，来保证整个地层都得到酸化处理，以便获得均一的渗透率。转向剂的作用在于平衡酸液流动，以使不同渗透率的地层均能达到酸化。按照作用机理，酸化转向技术可分为机械转向和化学转向等。

机械转向主要有封隔器转向和颗粒转向，但机械技术是笨重的，需要现场的装置设备，既费时又昂贵，其有效性受到孔眼圆度及光滑度和射孔数量的影响；颗粒转向使用的转向剂也很难排出，容易引起地层伤害。

化学转向的酸化方式有油溶性树脂悬浮液、聚合物类的自转向、表面活性剂类的自转向和泡沫转向等。

油溶性树脂悬浮液注下去以后在井壁上糊住，地层采出原油将其溶解而返排出来，其优点是树脂可以变形，耐温也不错，封堵效果好，但是价格贵，国外常用与孔喉尺寸匹配的可溶固体来做，但是在国内，一是设计时很少做孔喉数据的分析，二是很难找到工业化的已知粒径材料，因此一直做的效果不好。

聚合物类转向剂由酸溶性聚合物或酸溶性聚合物与交联剂组成来提高酸液的粘度，该类转向剂在pH值低的情况下粘度较高，而当pH值升高时粘度下降，或在解聚剂的作用下确保交联的完全解体。酸液粘度降低，较容易从地层移出。但残留在层段内的高聚物，将会损害储层的渗透性，因此降低酸化处理的有效性。据有关返排液的系统分析表明，酸化处理过程中，30％至45％的注入高聚物在油井返排阶段得到回收，相当多的聚合物仍留在地层中。为了增大清除操作的效果，曾尝试一系列的措施，然而收效甚微。

表面活性剂类的自转向主要采用粘弹性表面活性剂，当粘弹性表面活性剂自主转向酸穿透入碳酸盐岩石时，随着酸岩反应的进行，酸浓度不断下降，溶液的pH值和CaCl₂、MgCl₂的浓度增加，盐的出现和pH值的升高使粘弹性流体中的长杆状胶束转变成相互缠织在一起的蠕虫状胶束，高粘度流体充当了暂时的屏障作用，把流体转向给剩下的低渗透率处理层，处理结束后，基于粘弹性表面活性剂的酸液屏障遇到储层中的碳氢化合物或预(后)处理液时自动破胶。报道用到的粘弹性表面活性剂主要有甜菜碱型(郑云川，赵立强，刘平礼.芥子酰胺丙基甜菜碱变粘酸化液研究[J].油田化学，2005，4：302-306)和季铵盐型(Bernhard Lungwitz.Diversion and clean upstudies of viscoelastic surfactant-based self-diverting acid[C].SPE 86504：9-11)两大类。

泡沫转向酸化是将加入了起泡剂的酸液与氮气在地面泡沫发生器中充分混合，形成稳定泡沫随即注入井内，提高地层产能。因泡沫酸中的气体有助排作用，泡沫酸酸化特别适用于低压低渗排液困难的储层改造，老井挖潜和低压井的增产措施，也能有效解决排液难、水敏性储层等特殊井的作业。

在上述化学自转向的应用中，表面活性剂类的自转向现场效果最好，但使用的粘弹性表面活性剂浓度较高，一般浓度大于4％，因而成本较高，其应用受到限制。

发明内容：

本发明的目的是利用混合表面活性剂体系溶液粘度随酸浓度变化而变化的特点，提供一种酸敏性变粘混合表面活性剂。

为达到以上技术目的，本发明提出以下技术方案。

酸敏性变粘混合表面活性剂由磺酸盐双子表面活性剂和烷基糖苷非离子表面活性剂按质量比为4∶1～1∶4混合组成，其中，

磺酸盐双子表面活性剂的结构式如下：

式中，n＝2，4，6，8，

疏水基R基团为：

磺酸盐双子表面活性剂的分子量为642～726。

烷基糖苷非离子表面活性剂的结构式如下：

式中，m＝8～16，n＝1.2～1.8，

烷基糖苷非离子表面活性剂的分子量为304.6～550.4。

磺酸盐双子表面活性剂有较好的化学稳定性、耐温性和耐盐性，活性高且临界胶束浓度比常规单链表面活性剂低1-2个数量级(赵修太等.联结基对磺酸盐型双子表面活性剂的界面张力和起泡性能的影响[J].石油学报(石油加工)，2011年27卷2期)。

烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside，简称APG)由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成的，属于新型的非离子表面活性剂，是一种在水中不离解成离子状态的两亲结构的化合物。APG具有四个突出优点：(1)表面张力低，能与各种表面活性剂复配，具有协同效应的特点；(2)毒性小，对皮肤刺激不大；(3)生物降解完全，符合环保理念；(4)属可再生资源，可以解决石油危机带来的各种弊端。因而，APG被称为21世纪世界级绿色表面活性剂。

混合表面活性剂体系中磺酸盐双子表面活性剂与烷基糖苷非离子表面活性剂的质量比为4∶1～1∶4。当混合表面活性剂体系中表面活性剂总质量浓度为2％时，体系粘度较高；而往体系中缓慢加入盐酸，体系粘度降低。在质量浓度为2％的混合表面活性剂体系中加入质量浓度为5％的盐酸，再往其中加入碳酸钙，随着反应的进行，酸液浓度降低，体系粘度升高。

本发明的有益效果是：含酸的酸敏性变粘混合表面活性剂具有粘度随着酸液浓度下降而升高的特点，可将其作为油藏酸化时用的酸液转向剂。在酸化初期，新鲜的酸液进入高渗透层段，随着酸岩反应的进行，酸液浓度下降，体系粘度升高，酸液与岩石的反应速度势必减缓；同时体系粘度增加，流动阻力增大，使得后续新鲜酸液进入渗透率相对较低的层段，酸岩反应后体系粘度升高，又使得后续酸液进入其它低渗透率层段，这样周而复始的进行酸化，酸液自动寻找渗透率相对低的层段，致使渗透率高的层段不至于过度酸化，因此，采用含酸的酸敏性变粘混合表面活性剂体系可获得渗透率均匀的酸化效果。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：按照磺酸盐双子表面活性剂与烷基糖苷非离子表面活性剂的质量比为4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3和1∶4分别配制表面活性剂总质量浓度为2％的混合表面活性剂体系，然后在各体系中分别加入质量浓度为2％的无水氯化钙，在60℃的条件下测量不同剪切速率下的粘度，结果见表1。在1∶4～4∶1的质量比下，混合表面活性剂具有较高的粘度，粘度远远大于单一表面活性剂溶液的粘度，且当质量比为2∶1时，混合表面活性剂的增粘效果最佳。

表1酸敏性混合表面活性剂体系粘度

实施例2：配制盐酸质量浓度分别为1％、0.5％、0.1％、0.05％、0.01％、0.005％与0％的磺酸盐双子表面活性剂与烷基糖苷非离子表面活性剂的质量比为2∶1混合表面活性剂溶液体系，该体系的总表面活性剂质量浓度为1.5％，然后在各体系中分别加入质量浓度为2％的无水氯化钙，在60℃的条件下测量不同剪切速率下的粘度，见表2。混合表面活性剂体系的粘度随着酸质量浓度的降低而升高。

表2酸浓度对酸敏性混合表面活性剂体系粘度的影响

实施例3：配制质量浓度为1.5％、磺酸盐双子表面活性剂与烷基糖苷非离子表面活性剂的质量比为2∶1的混合表面活性剂溶液体系和质量浓度为2％的无水氯化钙溶液，得到溶液体系粘度很大，再加入体积比为3％的煤油，搅拌后溶液体系粘度明显减小，再加入体积比为3％的煤油，溶液体系粘度接近水的粘度。

实施例4：配制酸化酸液溶液，其中含有质量浓度为5％的盐酸，质量浓度为2.0％、磺酸盐双子表面活性剂与烷基糖苷非离子表面活性剂的质量比为2∶1的混合表面活性剂溶液体系，质量浓度为2％的无水氯化钙和质量浓度为0.2％的辛炔醇；将酸化酸液溶液注入渗透率极差较大的岩心中，随着酸岩反应的进行，注入压力逐步升高，反应完成后，取出岩心，截取一小段与酸液接触的进口段，在显微镜下观察，发现孔隙大小基本均匀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的酸敏性混合表面活性剂体系粘度对酸浓度的变化非常敏感，体系粘度随酸浓度的降低而显著升高；

(2)本发明提供的酸敏性混合表面活性剂体系可作为酸化时酸液的自转向剂，具有自动寻找低渗透率层段的功能；

(3)含酸的新鲜的酸敏性混合表面活性剂体系粘度较低，具有易注入的特点；

(4)本发明提供的酸敏性混合表面活性剂体系在酸化后粘度较高，当其与原油或烃类物质接触后会自动降粘，粘度接近于水的粘度，返排容易；

(5)本发明提供的酸敏性混合表面活性剂体系的使用浓度低于报道的粘弹性表面活性剂转向剂，为其推广应用创造了有利条件。

Claims (2)

1.一种酸敏性变粘混合表面活性剂，其特征是由磺酸盐双子表面活性剂和烷基糖苷非离子表面活性剂按质量比1∶4～4∶1混合而成，所述的磺酸盐双子表面活性剂的分子量为642～726，其结构式如下：

其中，n＝2，4，6，8，

疏水基R基团为：

所述的烷基糖苷非离子表面活性剂的分子量为304.6～550.4，其结构式如下：

其中，m＝8～16，n＝1.2～1.8。

2.根据权利要求1所述的酸敏性变粘混合表面活性剂作为酸化时酸液的自转向剂。