本發(fā)明涉及油氣田酸化壓裂增產(chǎn)作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高溫高壓地層酸化壓裂增產(chǎn)作業(yè)的含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系。

背景技術(shù)：

酸化壓裂是在高于地層破裂壓力下用酸液作為壓裂液，進(jìn)行不加支撐劑的壓裂。酸壓過程中靠酸液的溶蝕作用將裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面，以使停泵卸壓后，裂縫壁面不會完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能力，對恢復(fù)和提高油井生產(chǎn)能力，效果明顯。

酸化能夠有效地解除近井地帶油層的污染和堵塞，提高井筒與近井地帶儲層的通性，增加油井產(chǎn)能。酸液的流動遵循最低阻力原理，在酸化過程中酸液優(yōu)先進(jìn)入滲透性較好的儲層。在非均質(zhì)性較強(qiáng)的儲層中，大部分酸液進(jìn)入中、高滲透層、只有少部分酸液甚至沒有酸液進(jìn)入低滲透層，這不但難以實現(xiàn)對儲層均勻酸化、增加油井產(chǎn)能的目的，反而會使儲層的非均質(zhì)性進(jìn)一步增強(qiáng)，加大開采難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種成本較低、具有耐高溫高壓性能的含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系，包括：

(1)芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑；

(2)由至少一種無機(jī)酸或有機(jī)酸組成的酸液；

(3)鐵離子穩(wěn)定劑；

(4)緩蝕劑。

進(jìn)一步，芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的結(jié)構(gòu)式(i)為：

進(jìn)一步，所述芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的制備步驟為：

a、芥酸酰胺的合成：

將n,n-二甲基-1,3-丙二胺和芥酸放入反應(yīng)釜中，加入催化劑，升溫至100℃-130℃，反應(yīng)3-5h，隨后緩慢升溫至170-190℃，升溫時間為1.9-2.1h，最后反應(yīng)17-19h，得到芥酸酰胺；反應(yīng)如式(ii)：

b、芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的合成：

在60-80℃條件下，將步驟a所得的芥酸酰胺采用硫酸二甲酯甲基化，得到芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑。反應(yīng)如式(iii)：

進(jìn)一步，步驟b中采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)釜中的ph，且ph>7。

進(jìn)一步，步驟a中所述催化劑為亞磷酸。

進(jìn)一步，n,n-二甲基-1,3-丙二胺和芥酸的摩爾比為1:1；芥酸酰胺和硫酸二甲酯摩爾比為1:1。

進(jìn)一步，酸液包括鹽酸、土酸、多氫酸、氫氟酸、氟硼酸、硝酸和醋酸中的任意一種或幾種。

進(jìn)一步，芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑在清潔轉(zhuǎn)向酸液體系中按照質(zhì)量占0.2-8％。

進(jìn)一步，鐵離子穩(wěn)定劑在清潔轉(zhuǎn)向酸液體系中按照質(zhì)量占1-3％。

進(jìn)一步，緩蝕劑在清潔轉(zhuǎn)向酸液體系中按照質(zhì)量占1-6％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點是：

1)芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑為低分子粘彈性表面活性劑，無殘渣，不形成濾餅，對地層污染小，可提高裂逢的有效導(dǎo)流能力。

2)不需破膠劑(遇油或水破膠)且破膠徹底，殘液極易返排。

3)摩阻低，僅為水的30～40％，施工排量選擇范圍大，可實現(xiàn)不同工藝改造的要求。

4)良好的降濾失特性和緩速性能，能大幅度增加酸蝕裂縫長度。

5)液體配制簡單，現(xiàn)場不需要過多的設(shè)備，不需要交聯(lián)劑、破膠劑、施工操作簡單。

4)本發(fā)明所得的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系施工作業(yè)方便，可滿足井深超過6000m，溫度超過200℃的高溫高壓地層的酸化壓裂作業(yè)。

具體實施方式

一種含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系，包括：

(1)芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑；芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑在清潔轉(zhuǎn)向酸液體系中按照質(zhì)量占0.2-8％。

(2)由至少一種無機(jī)酸或有機(jī)酸組成的酸液；酸液包括鹽酸、土酸、多氫酸、氫氟酸、氟硼酸、硝酸和醋酸中的任意一種或幾種。

(3)鐵離子穩(wěn)定劑；鐵離子穩(wěn)定劑在清潔轉(zhuǎn)向酸液體系中按照質(zhì)量占1-3％。鐵離子穩(wěn)定劑的主要成份是有機(jī)酸及其鹽。具有阻止fe3+沉淀傷害地層的作用，鐵離子穩(wěn)定劑能從絡(luò)合、還原、分散三個方面阻止fe3+的再沉淀。

(4)緩蝕劑；緩蝕劑在清潔轉(zhuǎn)向酸液體系中按照質(zhì)量占1-6％。

其中，芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的結(jié)構(gòu)式(i)為：

芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的制備步驟為：

a、芥酸酰胺的合成：

將n,n-二甲基-1,3-丙二胺和芥酸放入反應(yīng)釜中，n,n-二甲基-1,3-丙二胺和芥酸的摩爾比為1:1(重量比約720：230)，加入催化劑亞磷酸，升溫至100℃-130℃，反應(yīng)3-5h，隨后緩慢升溫至170-190℃，升溫時間為1.9-2.1h，最后反應(yīng)17-19h，得到芥酸酰胺；具體反應(yīng)式如式(ii)：

b、新型芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的合成：在60-80℃條件下，將步驟a所得的芥酸酰胺采用硫酸二甲酯甲基化，芥酸酰胺和硫酸二甲酯摩爾比為1:1(重量比約920：250)，得到芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑。采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)釜中的ph，且ph>7。具體反應(yīng)式如式(iii)：

本發(fā)明可大幅度降低注酸摩阻壓力，延緩酸巖反應(yīng)速度；可大幅度降低酸液濾失速度，提高酸蝕有效作用距離和酸化效果等優(yōu)點。另外，還可以在酸壓過程中攜砂支撐裂縫，提高裂縫導(dǎo)流能力。該體系在配液時粘度較低，當(dāng)粘彈性表面活性劑進(jìn)入碳酸鹽巖石時，隨著酸巖反應(yīng)的進(jìn)行，酸濃度不斷下降，溶液的ph值升高和氯離子的濃度增加使粘彈性流體中的粘彈性表面活性劑長桿狀分子轉(zhuǎn)變成相互纏織在一起的蠕蟲狀膠束，粘度急劇增大，這時高粘度流體便暫時起到了屏障的作用，把流體分流給剩下的低滲透率處理層。清潔轉(zhuǎn)向酸自動改變酸液的粘度，從而實現(xiàn)了非均質(zhì)儲層(長水平井段或長裸眼井段)的均勻布酸，達(dá)到了儲層均勻酸化的目的。清潔轉(zhuǎn)向酸體系具有轉(zhuǎn)向功能好、緩速、降濾失性能好、成本低、對地層無傷害等特點。

下面結(jié)合實驗對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

實驗一：

含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系，清潔轉(zhuǎn)向酸液體系按照質(zhì)量包括20％hcl、6％ves(新型芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑)、4.5％緩蝕劑和2％鐵離子穩(wěn)定劑，其余為水。

按照上述比例配制的清潔轉(zhuǎn)向酸的酸粘度為35mpa.s，然后加碳酸鈣粉末與清潔轉(zhuǎn)向酸反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)至鹽酸濃度小于10％時，清潔轉(zhuǎn)向酸粘度為115mpa.s；繼續(xù)加碳酸鈣粉末與清潔轉(zhuǎn)向酸反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)至鹽酸濃度為5％時，清潔轉(zhuǎn)向酸粘度為125mpa.s，最后當(dāng)反應(yīng)至鹽酸濃度小于1％時，清潔轉(zhuǎn)向酸粘度降低到8mpa.s。

實驗二：

在x1井現(xiàn)場實驗：儲層深度：近6000m，溫度：190℃。

含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系，按照質(zhì)量包括15％hcl、5％ves、4.5％緩蝕劑和2％鐵離子穩(wěn)定劑，其余為水。

當(dāng)施工的過程中采用相同泵注排量時，泵注胍膠壓裂液比泵注清潔轉(zhuǎn)向酸液體系時壓力約高8～10兆帕，說明清潔酸摩阻比胍膠壓裂液低15％左右。該井經(jīng)清潔轉(zhuǎn)向酸酸壓改造后增產(chǎn)是胍膠壓裂液的30倍以上。

實驗三：

在x2井現(xiàn)場實驗：儲層深度：近3000m，溫度：90℃。

含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系，按照質(zhì)量包括25％hcl、5％ves、3％緩蝕劑和1％鐵離子穩(wěn)定劑，其余為水。

該井施工的過程，隨著酸液與地層巖石逐漸反應(yīng)，在排量穩(wěn)定的情況下，施工泵壓有上漲趨勢；說明隨著酸巖反應(yīng)的進(jìn)行，酸液濃度的降低，酸液粘度自動增加，清潔酸液起到了轉(zhuǎn)向的作用，有利于非均質(zhì)儲層的均勻改造，能夠充分發(fā)揮儲層潛在增產(chǎn)的能力。該丼經(jīng)酸壓改造后，增產(chǎn)23倍。

綜上所述，本發(fā)明含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸液體系具有優(yōu)異的延緩酸巖反應(yīng)速度性能和轉(zhuǎn)向功能，可有效的阻止酸液向高滲部分發(fā)生指進(jìn)，提高了酸蝕作用距離，并且可抑制粘土礦物伊利石等的運移，保持長期有效的裂縫導(dǎo)流能力。同時還具有優(yōu)異耐溫、抗剪切和低摩阻性能，可滿足井深超過6000m，溫度超過200℃的高溫高壓地層的酸化壓裂作業(yè)?，F(xiàn)場實驗表明用含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸體系酸壓具有顯著的增產(chǎn)效果。含芥酸基烷基季銨鹽表面活性劑的清潔轉(zhuǎn)向酸體系已在現(xiàn)場實驗和應(yīng)用超過100口丼，均取得了顯著的增產(chǎn)效果。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。