[发明专利]一种耐温耐盐型粘弹性表面活性剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐温耐盐型粘弹性表面活性剂及其制备方法和应用，表明了其具体的结构式，并提供了耐温耐盐型粘弹性表面活性剂的制备方法，以及耐温耐盐型粘弹性表面活性剂在泡沫压裂液中的应用。本发明的耐温耐盐型粘弹性表面活性剂同时具有阳离子基团和阴离子基团，能够减弱反离子对亲水头基面积的影响，减少淡水资源的利用，有效解决了耐温性能不佳、耐盐性能差、淡水资源不足和储层伤害等问题。

技术领域

本发明属于表面活性剂及其制备技术领域，具体涉及一种耐温耐盐型粘弹性表面活性剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着常规油气资源的开发与衰竭，大量的低渗或超低渗非常规油油气资源越来越受到石油公司的关注，为实现该类油气资源的经济高效开发，水力压裂成为极其重要的一个环节。常规水基压裂体系多为瓜尔胶体系或聚丙烯酰胺类聚合物体系，其在交联剂的作用下形成的冻胶体系具有良好的耐温耐剪切性。但由于其稠化剂分子具有较大的分子量，在储层中极易形成残渣从而堵塞岩石基质孔喉，从而造成二次伤害；同时，水敏体系易带来水敏伤害。

因此，科研工作者结合VES清洁压裂液的低残渣特征以及泡沫压裂液的低含水量的特点，开发了VES泡沫压裂液体系，其通过充分利用泡沫流体的携砂性能、低含水量、易返排的优势以及VES基液的低伤害使VES泡沫压裂液成为了开发非常规超低渗油气储层的重要方法。然而，用于增产改造的粘弹性表面活性剂(VES)分子常常存在耐温性能、耐盐行差的问题；而常规的泡沫压裂液均需要采用淡水配置，但淡水资源不足，不能及时的获取利用，高矿化度的海水或地层水配置则其粘弹性较差，并且高矿化度地层水难以处理，易对储层造成伤害。因此，面对目前苛刻的地层环境，要开发出高效的VES清洁泡沫压裂液体系，首要解决的问题就是粘弹性表面活性剂的耐温性与耐盐性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种耐温耐盐型粘弹性表面活性剂及其制备方法和应用，耐温耐盐型粘弹性表面活性剂同时具有阳离子基团和阴离子基团，能够减弱反离子对亲水头基面积的影响，减少淡水资源的利用，有效解决了耐温性能不佳、耐盐性能差、淡水资源不足和储层伤害等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种耐温耐盐型粘弹性表面活性剂，耐温耐盐型粘弹性表面活性剂的结构如下：

其中，R为碳原子数为17～21的饱和烃链或不饱和烃链。

进一步，R为芥酸的疏水碳链、油酸的疏水碳链或硬脂酸的疏水碳链。

进一步，芥酸的疏水碳链结构式为：

油酸的疏水碳链结构式为：

硬脂酸的疏水碳链结构式为：

进一步，耐温耐盐型粘弹性表面活性剂分子式为R₂C₂₉H₅₄N₆O₆S，R的碳原子数为17或21。

上述耐温耐盐型粘弹性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将对氨基苯甲酸与环氧氯丙烷溶于混合溶剂一中，再加入氢氧化钠，加热至50℃反应7～9h，得中间体一；其中，所述对氨基苯甲酸、环氧氯丙烷和氢氧化钠摩尔比为1:1～3:1；其反应过程如下：

(2)将脂肪酸酰胺丙基二甲胺和步骤(1)所得中间体一加入有机溶剂中，加热至70～90℃反应15～17h，得中间体二；其中，所述脂肪酸酰胺丙基二甲胺和中间体一摩尔比为2～2.5:1；其反应过程如下：