一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂以及油基泡沫驱油剂制造技术

本说明书提供了一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂以及油基泡沫驱油剂。该含单全氟辛基的氟硅表面活性剂具有以下结构：硅原子上连有一个全氟辛基、两个短链烷基以及特定聚合度的多乙氧基；在多乙氧基的另一端通过醚键与萘磺酸基相连。测试表明，具有该结构的氟硅表面活性剂在稳泡性能方面表现优异，尤其在以油为连续相的乳液中。同时，该表面活性剂还具有良好的发泡性能。因此，使用该氟硅表面活性剂可以制备同时具有良好的发泡和稳泡特性基泡沫驱油剂(发泡量可达300％以上，泡沫半衰期大于72h)。

A fluorosilicone surfactant containing perfluorooctyl and an oil based foam flooding agent

This specification provides a fluorosilicone surfactant containing perfluorooctyl and an oil based foam flooding agent. The fluorosilicone surfactant containing a single perfluorooctyl group has the following structure: the silicon atom is connected with a perfluorooctyl group, two short chain alkyl groups and a polyethoxy group with a specific degree of polymerization; the other end of the polyethoxy group is connected with the naphthalene sulfonate group by ether bond. The test shows that the fluorosilicone surfactant with this structure has excellent performance in stabilizing foam, especially in the emulsion with oil as the continuous phase. At the same time, the surfactant has good foaming properties. Therefore, the fluorosilicon surfactant can be used to prepare foam flooding agent with good foaming and foam stabilization characteristics (foam volume can reach more than 300%, foam half-life greater than 72 h).

【技术实现步骤摘要】
一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂以及油基泡沫驱油剂
本说明书涉及一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂以及油基泡沫驱油剂。
技术介绍
泡沫流体应用于油田开发在国内外已有40多年的历史，泡沫流体在常规驱油、调驱、蒸汽泡沫驱、蒸汽泡沫吞吐、循环蒸汽泡沫驱、含水气井的排水采气、冲砂洗井、钻井、调剖、堵水、酸化、水泥固井及压裂等油气田开发中的诸多方面都得到了应用，并取得了肯定的效果。大量实践表明，泡沫驱油是保护油层、防止油层污染、提高油气产量的重要手段。随着人们对泡沫技术的认可程度不断提高，泡沫驱油手段及泡沫驱油剂必将成为三次采油的主打技术之一。在我国的油田中存在大量低渗水敏油田，上述油田地层大都地层中通道狭窄、渗透率极低，油藏在地层中运移困难；且地层构成多为蒙脱土等水敏地层，遇水膨胀，将原本狭窄的通道阻塞，导致采油工作无法进行。因此，对于上述油层无法采取常规的水驱或水基泡沫驱油。油基泡沫驱是解决上述问题的有效手段。以油(通常用柴油或矿物油)作为连续相的泡沫驱油剂称作油基泡沫驱油剂。与水基泡沫驱油剂相比较，油基泡沫驱油剂的主要特点是能抗高温，有很强的抑制性和抗盐、抗污染的能力，润滑性好，并可有效地避免水驱造成的蒙脱土等地层膨胀阻塞通道的问题，减轻对油气层的损害。但油相比较水其表面能极低，泡沫形成困难，且不易稳定，因此，水基驱油剂中使用的常规发泡剂完全达不到形成合适油基泡沫的要求。为此，需要技术人员开发针对油基泡沫体系的合适驱油剂。目前，现有的油基泡沫驱油剂主要由油、水、发泡剂、稳泡剂、乳化剂等组成；体系以水为分散相，以油为连续介质，添加乳化剂、发泡剂、稳泡剂等材料所形成的类似油类性质的乳状液泡沫体系，又称逆乳化泡沫驱油剂，其油水体积比在(50-80)：(50-20)左右。对于油基泡沫驱油剂，发泡量(起泡性)和泡沫半衰期(稳泡性)是两个最重要的指标，技术人员一直在探索如何提高驱油剂的发泡量、泡沫半衰期的方案(通常发泡量300％以上，半衰期大于1h才可能具有一定的应用价值，最好能超过10h)，这其中，又以泡沫半衰期的提高是最突出的难题。例如，田云峰等人开发的配方为：在100ml柴油中加入1.5％的AE-a和AE-b复配的发泡剂以及0.5％的改性后的乙烯丙烯型聚合物(PHB)；测试结果显示，发泡体积达到了500ml(相当于500％)，半衰期为353s。谈心等人开发的配方为：在100ml柴油中加入0.1％的发泡剂DRI-YF-1和2％的稳泡剂DRI-YW-1为油基泡沫钻井液流体的主要组成部分；测试结果显示，发泡体积达到了500ml，半衰期为630s。
技术实现思路
本说明书的目的在于提供一种具有优异稳泡性能的氟硅表面活性剂，以及油基泡沫驱油剂。为达到上述目的，本说明书提供了一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂，其中，该氟硅表面活性剂的结构式如下：其中，R1选自甲基或乙基；R2选自甲基或乙基；n为6-22；X+为金属阳离子。该氟硅表面活性剂具有非常突出的稳泡性能，尤其是在油基泡沫体系中。在上述氟硅表面活性剂中，优选地，n为10-18。在上述氟硅表面活性剂中，优选地，R1和R2同时为甲基；或者，R1和R2同时为乙基。在上述氟硅表面活性剂中，优选地，X+为Na+或K+。本说明书还提供了一种上述氟硅表面活性剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：将全氟辛烷与二烷基氯硅烷进行反应，得到产物A；使产物A与环氧乙烷进行反应，得到产物B；使产物B与对羟基萘磺酸进行反应，获得所述氟硅表面活性剂。在上述制备方法中，优选地，以全氟辛烷的摩尔量作为基准，二烷基氯硅烷的用量为全氟辛烷的1-1.5倍。在上述制备方法中，优选地，以全氟辛烷的摩尔量作为基准，环氧乙烷的用量为全氟辛烷的10-20倍。在上述制备方法中，优选地，以全氟辛烷的摩尔量作为基准，对羟基萘磺酸的用量为全氟辛烷的1-1.2倍。在上述制备方法中，优选地，在制备产物A的步骤中，反应温度为50-70℃，反应时间为0.5-4h。在上述制备方法中，优选地，在制备产物B的步骤中，反应温度为150-170℃，反应时间为0.5-4h。在上述制备方法中，优选地，在使产物B与对羟基萘磺酸进行反应的步骤中，反应温度为80-120℃，反应时间为0.5-4h。在上述制备方法中，优选地，在制备所述产物B的步骤中，包括开环聚合反应和取代反应，开环聚合反应可以为酸性环境或碱性环境。进一步优选地，所述酸性环境的pH值为1-3。更优选地，所述酸性环境中使用的酸为浓硫酸。在上述制备方法中，优选地，在相应步骤的反应结束后，在相应步骤的反应结束后，产物A和/或产物B不从反应体系中分离出，继续向反应体系中投料以进行后续反应。本说明书提供了一种油基泡沫驱油剂，其中，所述油基泡沫驱油剂中包含至少一种如下结构式的含单全氟辛基的氟硅表面活性剂：其中，R1选自甲基或乙基；R2选自甲基或乙基；n为6-22；X+为金属阳离子。该油基泡沫驱油剂表现出了非常优异的泡沫半衰期。经测试，在常规添加量下，即使不使用其它辅助试剂，该油基泡沫驱油剂的泡沫半衰期仍大幅超过了1h。在上述油基泡沫驱油剂中，优选地，n为10-18。在上述油基泡沫驱油剂中，优选地，R1和R2同时为甲基；或者，R1和R2同时为乙基。在上述油基泡沫驱油剂中，优选地，X+为Na+或K+。在上述油基泡沫驱油剂中，优选地，所述氟硅表面活性剂在油基泡沫驱油剂的重量百分比含量为0.1-10％。进一步优选为1-3％。本说明书还提供了上述油基泡沫驱油剂在开采矿物油中的应用；优选为在开采低渗、水敏油田矿物油中的应用。附图说明图1为本说明书实验例1制备的二甲基-单全氟辛基硅-多乙氧基-萘磺酸钠的红外谱图；图2为本说明书测试例1中油基泡沫驱油体系的发泡性能测试结果图；图3为本说明书测试例1中油基泡沫驱油体系的稳泡性能测试结果图；图4为本说明书测试例1中油基泡沫驱油体系的微观形貌图。具体实施方式为了对本说明书的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本说明书的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本说明书的可实施范围的限定。本说明书实施方式提供了一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂，该表面活性剂的结构式如下：其中，R1选自甲基或乙基；R2选自甲基或乙基；n为6-22；X+为金属阳离子。在上述结构时中，n代表乙氧基重复单元数目的平均值，取值范围为6-22。由于乙氧基部分是由环氧乙烷开环聚合得到形成的，因此其聚合数(即乙氧基数目)会有一定的分布范围(即n值范围)，同时根据反应条件和反应物的配比，其分布范围会有一定变化，可以为整数或小数。具体取值可根据本领域常规方式确定。对于具有上述结构的氟硅表面活性剂，属于一种多元共聚物。该含单全氟辛基的氟硅表面活性剂具有特殊的结构：硅原子上连有一个全氟辛基、两个短链烷基以及特定聚合度的多乙氧基；在多乙氧基的另一端通过醚键与萘磺酸基相连。测试表明，具有该结构的氟硅表面活性剂在稳泡性能方面表现优异，尤其在以油为连续相的乳液中。在一具体测试中，将2％的氟硅表面活性剂在以油为连续相的乳液中，在72h后该泡沫体系依然可以保持泡沫量大于80％。可见，泡沫半衰期实际会比72h还要长。而常规的稳泡剂，将其用于油基泡沫体系中，体系的泡沫半衰期往往只有几分钟，离1小时的目标还差不少。可见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂，其特征在于，该氟硅表面活性剂的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种含单全氟辛基的氟硅表面活性剂，其特征在于，该氟硅表面活性剂的结构式如下：其中，R1选自甲基或乙基；R2选自甲基或乙基；n为6-22；X+为金属阳离子。2.根据权利要求1所述的氟硅表面活性剂，其特征在于，上述结构式中，n为10-18；优选地，R1和R2同时为甲基；或者，R1和R2同时为乙基；进一步优选地，X+为Na+或K+。3.一种权利要求1或2所述的氟硅表面活性剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将全氟辛烷与二烷基氯硅烷进行反应，得到产物A；使产物A与环氧乙烷进行反应，得到产物B；使产物B与对羟基萘磺酸进行反应，获得所述氟硅表面活性剂。4.根据权利要求3所述的氟硅表面活性剂的制备方法，其特征在于，以全氟辛烷的摩尔量作为基准，二烷基氯硅烷的用量为全氟辛烷的1-1.5倍；优选地，环氧乙烷的用量为全氟辛烷的10-20倍；进一步优选地，对羟基萘磺酸的用量为全氟辛烷的1-1.2倍。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在制备产物A的步骤中，反应温度为50-70℃，反应时间为0.5-4h；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯庆锋，章峻，郭东红，王哲，郑晓波，莫宏，沈健，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11