新型粘弹性表面活性剂的合成及其酸岩反应动力学研究.pdfVIP

第 23卷 第 3期 广东石油化工学院学报 Vol1．23 No．3 2013年 6月 JournalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnology Jun．2o13 新型粘弹性表面活性剂的合成及其酸岩反应动力学研究 李群，朱其 (西南石油大学 研究生院，四川 成都610500) 摘要 ：简述了油酸酰胺丙基甜菜碱的合成方法以及其酸液变粘机理。通过酸岩反应实验建立变粘酸的酸岩反应动力学方 程。实验结果表明：进行6o℃变粘酸与碳酸岩动态反应实验时，酸液浓度在 10％左右，反应速率出现峰值 ，变粘酸粘度随 着盐酸浓度改变对反应速率影响很大；变粘酸在酸岩反应的整个浓度范围内反应速率与浓度不呈线性关系，并求出了5％ ～ 10％、10％～15％、15％～20％三个浓度段反应级数以及反应动力学方程。 关键词 ：合成；变粘机理；酸岩反应 ；动力学方程 中图分类号： 57．2 文献标识码：A 文章编号：2095—2562(2013)03—0015—03 粘弹性表面活性剂(VES)溶液由表面活性剂胶束间相互缠绕而产生粘弹性，形成高粘度的流体uJ。 由粘弹性表面活性剂配制而成的变粘酸，在地层中随着酸岩反应的进行，溶液的pH值升高，CaCl2、MgC12 浓度增加，使粘弹性流体中的表面活性剂分子相互缠绕在一起形成蠕虫状胶束 ，高粘度的流体充当了暂时 的屏蔽作用，把后续酸液分流到低渗透地层[2]。在酸压中，酸液粘度的升高降低了酸液滤失，使得更多的 鲜酸进入地层深部，增加了酸液有效作用距离 j。 动力学特性是评价在酸化压裂原液性能最重要的参数之一，酸化常用的凝胶酸、乳化酸都有过详细的 碳酸岩反应动力学分析研究_4]。本文通过油酸酰胺二甲氨基丙胺与氯乙酸进行反应制备油酸酰胺丙基甜 菜碱。将油酸酰胺丙基甜菜碱配制成变粘酸，利用旋转圆盘仪，模拟现场温度、压力、流速等条件，研究在 不同条件下静态和动态的变粘酸与碳酸岩反应速率，计算反应级数，并建立变粘酸的动力学方程。 1 实验部分 1．1 实验原料及器材 二甲丙胺基油酸酰胺，氯乙酸，乙醇，盐酸 (质量分数 37．4％)，分析纯；三颈瓶，RDA100旋转圆盘仪， 傅立叶变换红外光谱仪(WQF一520，北京瑞利分析器材公司)，电磁搅拌器，3．8cm碳酸盐岩心(辽河油 田)，恒温水浴锅。 1．2 油酸酰胺丙基甜菜碱的合成方法 在带有搅拌装置及回流管的三颈瓶中加入适量的二甲丙胺基油酸酰胺，将氯乙酸溶解在一定量的乙 醇中，再加入到三颈瓶中。在70 80℃条件下搅拌回流反应 6～7h，得到淡黄色粘稠状液体，再用旋转蒸 发仪除去乙醇，得到淡黄色粘稠状固体，即是油酸酰胺丙基甜菜碱。 CH R~TCONHCH2CH2CH2／qCH3+CICH2c00H— + Rl7CONHCH2CH2CH2 ——cH2COOH I CH 1．3 油酸酰胺丙基甜菜碱结构表征 油酸酰胺丙基甜菜碱的红外图谱如图1所示。由图 1可知，3423em 处为N—H和O—H的伸缩振 收稿 日期：2013—03—27；修回日期：2013—04—18 作者简介：李群(1985一)，男，内蒙古包头人，硕士，主要研究方向：酸化压裂。 16 广东石油化工学院学报 2013往 动吸收峰，1627cm 处为C=0伸缩振动峰，1537em～N—H面内弯曲振动吸收峰，1451cm 为C—N面 内弯曲振动吸收峰。 1．4 酸岩反应过程中溶液粘度变化 变粘酸：25％分析纯盐酸+10％VDA两性离子表面活性剂+2％添加剂。让圆柱形碳酸岩岩心在酸液 中旋转流动反应，测定30℃和6o℃下变粘酸与碳酸岩岩心在整个反应周期内的粘度变化。实验结果如 图2所示。 l l 召