[發明專利]一種含酯基的陽離子雙子表面活性劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610548888.1
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN106540631B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 魯紅升;鄭存川;黃志宇;張寧康
• 申請（專利權）人: 成都菲爾特技術開發有限公司
• 主分類號: B01F17/18
• 分類號: B01F17/18;B01F17/28;C07C227/18;C07C229/16
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 熊曉果;韓洋

本發明公開了一種含酯基的陽離子雙子表面活性劑，屬于表面活性劑領域，其為具有式A所示結構的化合物：其中R表示C₈～C₂₀的烴基。本發明還提供了該表面活性劑的制備方法，以長鏈溴代烷、二甲胺和甲基丙烯酸烷基酯為原料，經加成反應和季胺鹽化反應制備而得。該表面活性劑分子中含有酯基，使其可以自然降解，對環境友好。同時表面活性劑的制備方法涉及的原料易得，成本低，合成方法簡單，合成條件溫和，所得產物的產率和純度較高。將該表面活性劑應用于壓裂液領域，所制備得到粘彈性表面活性劑壓裂液具有優異的抗溫性能和穩定性。

技術領域

本發明涉及一種雙子表面活性劑及其制備方法。更具體地，本發明涉及一種含酯基的陽離子雙子表面活性劑及其制備方法和應用。

背景技術

水基壓裂液大致可分為：天然植物膠壓裂液、纖維素壓裂液及合成聚合物壓裂液。上述幾種壓裂液體系，已在國內外各油田得到廣泛的應用，并取得良好的增產效果。但使用這些壓裂液體系存在共同的缺陷，就是壓裂液破膠后殘渣將殘留在裂縫內，殘留在裂縫中的聚合物將嚴重降低支撐劑充填層的滲透率，從而傷害產層，導致壓裂效果變差。

20世紀90年代末開發出的一類無聚合物的新型水基壓裂液成功地解決了這些問題。由于其中不含聚合物，顯著降低了殘渣在裂縫表面上和支撐劑填充帶的吸附量，形成高導流能力的裂縫。現場實驗表明瓜膠壓裂液的返排率僅為30％～45％，而此類無聚合物壓裂液攜砂填充的支撐劑層滲透率保留率一般在90％以上，而且不會留下濾餅。因此，對地層污染程度較小，改善了支撐劑填充層和儲層裂縫的滲流狀況，從而增加了油氣井產能。這種新型壓裂液是無聚合物體系，也叫清潔壓裂液或無傷害壓裂液，粘彈性表面活性劑壓裂液。

在表面活性劑中，雙子表面活性劑是由兩個親水基團和兩個疏水基團通過聯接基團聯接而成的一類新型的表面活性劑。與傳統的表面活性劑相比，雙子表面活性劑能夠更有效地降低水的表面張力，具有更低的臨界膠束濃度、更高的吸附性能以及奇特的聚集行為，因此雙子表面活性劑，尤其是陽離子雙子表面活性劑在三次采油、殺菌、印染等領域受到人們的廣泛關注。

然而現有的陽離子雙子表面活性劑制備工藝復雜，尤其是制備含有酰胺基、酯基、醚基等連接基的雙子表面活性劑，通常需要使用超過100℃的高溫以及復雜的步驟，并且制備原料難以獲得，使得制備成本昂貴。因此亟需一種合成原料易得，合成方法簡單，合成條件溫和，在較低溫度下就可以制得的陽離子雙子表面活性劑。

發明內容

本發明的目的在于克服現有陽離子雙子表面活性劑制備技術中所存在的工藝復雜、合成條件苛刻和產物對環境不友好的上述不足，提供一種含酯基的陽離子雙子表面活性劑。

本發明的另一目的是提供一種上述表面活性劑的制備方法。

本發明進一步的目的是提供上述表面活性劑在制備壓裂液方面的用途。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種含酯基的陽離子雙子表面活性劑，其為具有式A所示結構的化合物：

其中R表示C₈～C₂₀的烴基。

上述C₈～C₂₀的烴基是指具有8～20個碳原子的直鏈或支鏈的烴基，優選地，R表示10～20個碳原子的烴基，進一步優選地，R表示12～18個碳原子的烴基，更優選地，R表示12～18個碳原子的烷基，最優選地，R表示12～18個碳原子的直鏈烷基。

本發明的含酯基的陽離子雙子表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、先將二甲胺與甲基丙烯酸烷基酯混合，加入水，進行加成反應，得到混合液Ⅰ；

S2、將所述混合液Ⅰ蒸發、干燥，獲得中間體叔胺Ⅱ；