本發(fā)明屬于聚合物型表面活性劑，具體涉及一種低聚陽離子表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在油田開采過程中，一次采油是利用油氣儲(chǔ)層壓力開采，以及二次采油是利用注水補(bǔ)充地層能量反排采油，一次采油和二次采油一般只能開采出10％-20％原油儲(chǔ)量，大量未開采原油分散于地層中，因地層中的原油難以聚集而造成開采難度較大，因此需進(jìn)行三次采油。三次采油中壓裂是通過人為方式在儲(chǔ)層中進(jìn)行壓裂以制造裂縫，壓裂后需要然后注入攜砂液，攜砂液攜帶砂礫并將砂礫填充進(jìn)裂縫中，防止縫隙閉合，原油在裂縫中流動(dòng)富集后再開采出來。

2、三次采油是油田開采重要的增產(chǎn)方法，壓裂攜砂液是改善地層導(dǎo)流能力的重要措施，要求攜砂液粘度高、耐溫耐鹽性好。表面活性劑是一種重要的壓裂液，主要通過在水中自組裝形成蠕蟲狀膠束，增加水溶液粘度，實(shí)現(xiàn)攜砂壓裂的目的。

3、但目前所用的表面活性劑一般是小分子結(jié)構(gòu)，小分子表面活性劑存在使用量大、耐溫性差等缺點(diǎn)，由于小分子表面活性劑的耐溫性差，導(dǎo)致其在地層高溫環(huán)境下，所形成的蠕蟲狀膠束的長(zhǎng)度減小，進(jìn)而導(dǎo)致壓裂液粘度降低，攜砂能力降低，三次采油采收率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有表面活性劑耐溫性差、粘度不穩(wěn)定以及攜砂能力差的缺點(diǎn)，提供一種低聚陽離子表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用，本申請(qǐng)的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

2、本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面提供一種低聚陽離子表面活性劑，其具有以下結(jié)構(gòu)式：

3、

4、其中，n＝1～10。

5、本申請(qǐng)實(shí)施例的第二方面提供一種低聚陽離子表面活性劑的制備方法，所述制備方法包括：

6、二聚酸和n,n-二甲基乙醇胺在第一反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成叔胺中間體；

7、所述叔胺中間體、鹽酸和環(huán)氧氯丙烷在第二反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成鹽酸鹽中間體；

8、所述叔胺中間體與所述鹽酸鹽中間體在第三反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成低聚陽離子表面活性劑。

9、在一些實(shí)施例中，所述第一反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度140℃-180℃、反應(yīng)時(shí)間4h-8h以及催化劑對(duì)甲苯磺酸或氫氧化鉀，其中，二聚酸和n,n-二甲基乙醇胺的物質(zhì)的量之比為1：2-2.4，催化劑的用量為二聚酸和n,n-二甲基乙醇胺質(zhì)量之和的0.1％-0.5％。

10、在一些實(shí)施例中，所述第二反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度68℃-80℃、反應(yīng)時(shí)間為6h-12h，其中，所述叔胺中間體、環(huán)氧氯丙烷和鹽酸的物質(zhì)的量之比為1:2-2.2：2-2.3。

11、在一些實(shí)施例中，所述第三反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度60℃-80℃、反應(yīng)時(shí)間為6h-12h以及ph＝4-5，所述叔胺中間體與所述鹽酸鹽中間體的物質(zhì)的量之比為1:1-1.2。

12、本申請(qǐng)第三方面提供一種低聚陽離子表面活性劑的應(yīng)用，包括：

13、低聚陽離子表面活性劑與水混合配制成水溶液；

14、所述水溶液與砂粒充分混合，形成攜砂液；

15、所述攜砂液注入井筒中。

16、在一些實(shí)施例中，所述低聚陽離子表面活性劑與水的質(zhì)量之比為3-100：1000。

17、在一些實(shí)施例中，所述水溶液與所述砂粒混合時(shí)的比例為70:30-50:50。

18、在一些實(shí)施例中，所述水溶液的濃度為0.3％-1％。

19、本申請(qǐng)的有益效果：

20、本申請(qǐng)的低聚陽離子表面活性劑具有親水的季銨鹽結(jié)構(gòu)和疏水的烷基碳鏈結(jié)構(gòu)，因此該低聚陽離子表面活性劑表現(xiàn)出降低表面張力的性能，并且聚合物分子在水中交聯(lián)纏繞作用，使其水溶液具有一定粘度，與砂粒混合后形成粘稠攜砂液；

21、進(jìn)一步地，常規(guī)ves壓裂液依靠分子自組裝作用形成蠕蟲狀膠束增加粘度，溫度升高時(shí)蠕蟲狀膠束被破壞而粘度快速降低。而本申請(qǐng)低聚陽離子表面活性劑溶解在水中形成粘稠液體，聚合物分子通過化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定化學(xué)鍵，在溫度升高時(shí)，化學(xué)鍵可以穩(wěn)定存在，聚合物間的交聯(lián)纏繞作用沒有破壞，具有更好的耐溫性能；

22、進(jìn)一步地，本申請(qǐng)低聚陽離子表面活性劑具有親水的季銨鹽結(jié)構(gòu)和疏水的烷基碳鏈結(jié)構(gòu)，碳?xì)溟L(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)具有逃離水相進(jìn)入油相的趨勢(shì)，季銨鹽親水結(jié)構(gòu)溶于水相中，減小油水界面兩相內(nèi)聚力，因而可以降低油水界面張力，具有一定的驅(qū)油作用。

23、進(jìn)一步地，本申請(qǐng)低聚陽離子表面活性劑的制備機(jī)理明確、反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，易于放大生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種低聚陽離子表面活性劑，其特征在于，其具有以下結(jié)構(gòu)式：

2.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種低聚陽離子表面活性劑的制備方法,其特征在于，所述制備方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低聚陽離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述第一反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度140℃-180℃、反應(yīng)時(shí)間4h-8h以及催化劑對(duì)甲苯磺酸或氫氧化鉀，其中，二聚酸和n,n-二甲基乙醇胺的物質(zhì)的量之比為1：2-2.4，催化劑的用量為二聚酸和n,n-二甲基乙醇胺質(zhì)量之和的0.1％-0.5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低聚陽離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述第二反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度68℃-80℃、反應(yīng)時(shí)間為6h-12h，其中，所述叔胺中間體、環(huán)氧氯丙烷和鹽酸的物質(zhì)的量之比為1:2-2.2：2-2.3。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低聚陽離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述第三反應(yīng)條件包括反應(yīng)溫度60℃-80℃、反應(yīng)時(shí)間為6h-12h以及ph＝4-5，所述叔胺中間體與所述鹽酸鹽中間體的物質(zhì)的量之比為1:1-1.2。

6.一種低聚陽離子表面活性劑的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低聚陽離子表面活性劑的應(yīng)用，其特征在于，所述低聚陽離子表面活性劑與水的質(zhì)量之比為3-100：1000。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低聚陽離子表面活性劑的應(yīng)用，其特征在于，所述水溶液與所述砂粒混合時(shí)的比例為70:30-50:50。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低聚陽離子表面活性劑的應(yīng)用，其特征在于，所述水溶液的濃度為0.3％-1％。。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及聚合物型表面活性劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低聚陽離子表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用。本申請(qǐng)的一種低聚陽離子表面活性劑的制備方法包括：二聚酸和N,N?二甲基乙醇胺在第一反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成叔胺中間體；所述叔胺中間體、鹽酸和環(huán)氧氯丙烷在第二反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成鹽酸鹽中間體；所述叔胺中間體與所述鹽酸鹽中間體在第三反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成低聚陽離子表面活性劑。本申請(qǐng)的低聚陽離子表面活性劑具有親水的季銨鹽結(jié)構(gòu)和疏水的烷基碳鏈結(jié)構(gòu)，在水中溶解后形成具有粘彈性的粘稠液體，可作為粘彈性表活劑攜砂進(jìn)行壓裂作業(yè)。

技術(shù)研發(fā)人員：王斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：甘肅智侖新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30