压裂用粘弹性表面活性剂的合成及其结构与性能研究

压裂作业是目前提高低渗透油气藏生产能力的主要措施之一。压裂液作为水力压裂的工作介质，在整个压裂过程中起到了传递压力、悬浮支撑剂和延伸新生裂缝的作用，对压裂施工作业的成功率以及压裂施工作业完毕后油气井增产幅度和增产周期起着至关重要的作用。目前对低渗透油气藏开发已经成为油气藏开发的一个热点话题，特别是对低渗透气藏的开发。清洁压裂液由于对地层伤害很小，已经成为压裂液研究的热点问题，是解决该类气田压裂伤害问题的有效手段。 本文对VES溶液粘弹性进行了理论研究，对市售表面活性剂用作VES可行性进行了研究，并给出了两种分子结构设计即：酯型季铵盐和N-烷基-N,N-双（2-羟乙基）十八烷基溴化铵阳离子表面活性剂。对两类分子进行了合成，研究了反应历程，得到了各分子的具体反应条件。 所合成的粘弹性表面活性剂具有一定的表面活性，临界胶团浓度较小；产品的纯度对产品的流变性能影响很大。氯化铵对产品溶液粘度基本无影响；溴化钾影响小；水杨酸钠能使18-2-2-1溶液粘弹性显著提高。通过改变合成分子和盐的加量得到不同温度下的清洁压裂液配方。 基础配方性能评价表明：各配方压裂液均具有较好的耐剪切能力，170s-1下剪切2h粘度保留率高，均≥72％；各配方体系破胶粘度小于5.0mPa.s，说明配方具备优异的破胶能力；各个配方体系破胶后均无残渣；石英砂在各配方压裂液的沉降速度仅为清水中的0.027～0.055％，配方压裂液具有很好的携砂性能。 对交联HPG压裂液、聚合物KTU-43压裂液以及本文得到清洁压裂液进行微观分析，分析了它们各自的粘弹性成因。