[发明专利]聚氧乙烯醚磺酸双子表面活性剂类减阻剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚氧乙烯醚磺酸双子表面活性剂类减阻剂及其制备方法和应用，其中，该减阻剂的结构式如下：其中，m＝2、3、4，n＝1、2、3。本发明提供的减阻剂是表面活性剂类减阻剂，而且是双子表面活性剂类减阻剂，并且头基为磺酸，该头基具有很好的耐温、耐盐和保护环境等优势，能够克服高盐环境对减阻性能的影响，所以本发明提供的减阻剂减阻效率高、耐剪切能力强、减阻率持久稳定、耐盐性能好；将不同质量浓度的聚氧乙烯醚磺酸双子表面活性剂溶解于水中，即可得到减效率高、耐剪切能力强、减阻率持久稳定、耐盐性能好的减阻水溶液，配液步骤简单，使用起来十分方便。

技术领域

本发明涉及一种减阻剂及其制备方法和应用，具体涉及一种聚氧乙烯醚磺酸双子表面活性剂类减阻剂及其制备方法和应用，属于减阻剂技术领域。

背景技术

在地热能开发、体积压裂、油气集输、卤水开采和集中供热/供冷等工程的实施过程中，存在着巨大的水头损失和能量消耗，这严重制约着我国节能减排和可持续发展。

水溶性减阻剂(包括：聚合物类减阻剂、表面活性剂类减阻剂)是解决此类工程问题的有效手段。

一、聚合物类减阻剂

聚合物类减阻剂，减阻效率较高，是目前使用最广的水溶性减阻剂。

中国专利CN201610064518.0《一种聚合物、减阻剂及其制备方法和应用》、中国专利CN201710034500.0《一种多功能滑溜水压裂液减阻剂的制备方法》等制备的都是聚合物类减阻剂。

以中国专利CN201610064518.0《一种聚合物、减阻剂及其制备方法和应用》为例，其利用式I、式II和式III所示的三种结构单元形成了一种无规共聚物，其中，以重量百分比计，式I的结构单元占无规共聚物的百分含量为40-60wt％、式II的结构单元占无规共聚物的百分含量为5-10wt％、式III的结构单元占无规共聚物的百分含量为30-50wt％。

该无规共聚物的结构决定了其在实际使用中会存在以下一些问题：

1、耐剪切性差

聚合物类减阻剂的分子量在千万级别，超长的分子链虽能带来较好的减阻效果，但分子结构在高速剪切区域(如弯头、突缩和泵叶等)易发生机械降解，永久丧失减阻效果。所以，随时间推移，聚合物类减阻剂的减阻效率会逐渐下降，不适合封闭管道内苛刻环境条件下的减阻。

2、耐盐性差

在金属管道内的减阻环境下，金属管道会向水中缓慢释放出大量的Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子。聚合物类减阻剂在高盐环境中会发生收缩、卷曲等行为，造成减阻能力严重下降。

二、表面活性剂类减阻剂

表面活性剂类减阻剂分子量在几十至几百之间，分子链很短，在高速剪切区域(如弯头、突缩和泵叶等)内分子结构能够保持长久稳定，在局部强剪切区域暂时丧失减阻能力后，能在低剪切区域自动恢复减阻性能。

针对表面活性剂类减阻剂的研究成果丰富，例如：

早在1986年，Hoffmann等人发现CTAB-NaSal混合溶液的减阻效果较好；

陈拥军等发现质量浓度为35％的C₁₆TAC/NaSal混合溶液具有优异的减阻性能；

魏进家等发现质量浓度为20％的油醇基二羟乙基甲基氯化铵在-5℃城市供冷体系中的减阻率可达70％；

方波等发现ODAA/trans-pClCA(10mM/10mM)表面活性剂复配体系在光滑管中的减阻率可达70％；

Wang等发现一种生物质表面活性剂当使用浓度为1％时在原油管道中的减阻率可达40％；