【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田化学，特别是甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法。
技术介绍
1、随着油气资源勘探和开发技术的进步，我国油气资源开发不断向非常规油气藏资源挺进，在陕西长庆油田和延长致密油气藏得到有效开发，四川非常规油气藏中的页岩油气开采和山东胜利油田页岩油气藏方面取得重大进展。这类非常规油气藏渗透率低，粘土含量高，孔隙度低，钻井后往往没有工业气流。大型体积压裂(万吨液千吨砂)是开发非常规油气藏最有效手段。压裂液的性能对压裂效果具有关键作用，目前压裂施工中，胍胶压裂液因具有原料来源广泛、基液黏度高、交联性能好以及成熟的施工经验和完善的配套设施等优势被广泛使用，占到总使用量的70％～80％。但是胍胶压裂液同时存在对地层伤害大、耐温性能差、返排液处理困难等缺点。随着油气勘探开发的不断深入，非常规油气资源已经成为当前开发的热点，对致密油气藏、页岩油气藏、煤层气藏、页岩油气藏油气藏以及低渗超低渗油气藏的开发日益增多，传统胍胶压裂液体系已经不能完全满足油气开采压裂液的需要，由于非常规油气资源对开采技术提出了新的要求，众多具有更加优异性能的压裂液体系应运而生。根据配方的化学成分不同，新型压裂液体系可以分为黏弹性表面活性剂压裂液、聚合物压裂液、泡沫压裂液、co2压裂液、其他新型压裂液。
2、黏弹性表面活性剂压裂液(ves)又称清洁压裂液，是指利用黏弹性表面活性剂为主剂的一类压裂液，由斯伦贝谢公司最早研发并使用。按照表面活性剂的不同，可以分为阳离子表面积活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。清
3、杨江等对表面活性剂清洁压裂液稀释后需要较长的时间溶解和建立黏弹性的机制进行了研究。研究材料选用了一种两性离子表面活性剂清洁压裂液。基本组分为瓢儿茶(c22)甜菜碱(两性离子表面活性剂)、十二烷基硫酸钠(sds)、异丙醇和水的混合物。研究结果显，在溶解过程中，压裂液体系经历了由液晶凝胶组成的三相阶段。添加助表面活性剂可以增加溶解速率和在高温下的黏度。该研究揭示了黏弹性表面活性剂压裂液的黏弹性建立机制，可以为相关的后续研究提供理论指导。
4、专利技术专利cn202210602245.6公开了一种阴离子双子硫酸酯盐黏弹性表面活性剂,其分子中含有两个非离子聚醚长链和两个阴离子硫酸酯亲水头基,以及该表面活性剂的制备方法及由该表面活性剂制备的清洁压裂液。根据本专利技术的表面活性剂的制备方式具有对环境友好,无工业废渣、表面活性高﹑黏弹性性能好﹑流变性能优越、合成方法简单的特点。同时由该表面活性剂与无机盐反离子复配得到的清洁压裂液在低温下具有良好黏弹性、耐剪切、流变性优良的,符合国家石油天然气行业标准,且具有携砂性能好、无残渣,耐温性强的特点。
5、专利技术专利cn202210445501.5提供了一种耐温型双羟基阳离子粘弹性表面活性剂及其制备方法、压裂液及其应用,在表面活性剂分子结构中设计了“双苯环结构”、“双羟基结构”以及双尾结构,使其稳定性增加,本粘弹性表面活性剂可以采用地层产出水直接配制；本专利技术的压裂液包括上述耐超高温表面活性剂4.3～5wt％,无机盐类占3～8wt％,余量为水,可用矿化度在60000mg/l及以下的地层产出水配制的清洁压裂液,本压裂液耐温﹑耐剪切良好,在220℃、170s`'的剪切条件下,2小时后黏度维持在30mpa·s以上,可以很好地应用于页岩油气藏大规模水力开发。
6、可以看到，现有清洁压裂技术往往存在有工艺复杂、返排液处理困难、摩阻大，弹性携砂能力差等问题，不能实现大型体积压裂中要求的高砂比，在渗透性特别低的油气藏体积压裂开发应用中受到限制。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2、步骤s1：将长链的r烷基伯胺加入到乙醇中搅拌完全溶解，将其转移至冷凝回流装置中，在30℃恒温水浴搅拌条件下逐滴加丙烯酸酯放入滴液漏斗中，在15～30min之间滴加完成，之后在60～80℃条件下，反应4～8h，反应结束后冷却至在40～50℃下并旋转除去溶剂甲醇以及过量的丙烯酸甲酯，即得白色固体中间产物r烷基胺丙酸酯；反应方程式如下所示：
3、
4、r烷基胺丙酸酯的合成
5、步骤s2：将r烷基胺丙酸酯加入到三颈瓶中，加入n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂，再加入几滴二甲胺作为缚酸剂，然后加入二氯代烃，在40～60℃水浴搅拌下反应4～6小时。反应后用冰水洗涤后分液，利用旋转蒸发仪在80～90℃下减压蒸出溶剂，用配置好的的质量分数30％naoh溶液对剩余物质进行皂化反应，再用无水乙醇进行洗涤，并将其烘干。随后，加入一定量的稀盐酸并搅拌分层，抽滤后使用去离子水洗涤产物至中性。最后，将产物溶于丙酮中进行重结晶，并将制得的产物放入冷冻干燥仪进行干燥，去除水分，得到羧酸盐gemini型叔胺化合物双(n-r烷基-n-丙酸钠)r1烷基二胺；反应方程式如下所示：
6、双(n-r烷基-n-丙酸钠)r1烷基二胺的合成
7、步骤s3：将双(n-r烷基-n-丙酸钠)r1烷基二胺中间体和卤代烷加入溶有碳酸钠的无水乙醇中，在80～90℃下回流反应24～48小时，将其过滤除掉无机盐，然后用旋转蒸发仪去除溶剂和未反应的卤代烷；用丙酮与无水乙醇体积比为＝16～19:1混合溶液洗涤两次，并在30～40℃的真空烘箱中干燥，得到目标产物双(n-r烷基-n-丙酸钠-n-r”烷基)r1烷基二卤化铵盐甜菜碱gemini型表面活性剂；反应方程式如下所示。
8、
9、双(n-r烷基-n-丙酸钠-n-r”烷基)r1烷基二卤化铵的合成
10、进一步的，所述步骤s1中的长链烷基叔胺中的烷基碳数为18、20、22或24中的任意一种。
11、进一步的，所述步骤s1中的的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸异丁酯中的任意一种。
12、进一步的，所述步骤s1中的长链烷基叔胺与丙烯酸甲酯用量的摩尔比为1:1.1～1.3。
13、进一步的，所述步骤s1中的二氯代烃为二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、二氯丁烷、二氯戊烷、二氯已烷、二氯戊烷、邻二氯苄、间二氯苄或对二氯苄中的任意一种。
14、进一步的，所述步骤s2中的烷基胺丙酸酯与二氯代烃用量的摩尔比为2.1～2.3:1。
15、进一步的，所述步骤s3中的卤代烃为一氯甲烷、一氯乙烷、一溴甲烷或一溴乙烷中的任意一种。
16、进一步的，所述步骤s3中的双(n-r烷基-n-丙酸钠)r1烷基二胺与卤代烃用量的摩尔比为1:2.1～2.3。
17、本专利技术还公开了基于上述制备方法制备得到的一种甜菜碱gemini型表面活性剂。
18、同时，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.甜菜碱Gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的甜菜碱Gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的长链烷基叔胺中的烷基碳数为18、20、22或24中的任意一种；所述步骤S1中的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸异丁酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的甜菜碱Gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的长链烷基叔胺与丙烯酸甲酯用量的摩尔比为1:1.1～1.3。
4.根据权利要求1所述的甜菜碱Gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的二氯代烃为二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、二氯丁烷、二氯戊烷、二氯已烷、二氯戊烷、邻二氯苄、间二氯苄或对二氯苄中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的甜菜碱Gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的烷基胺丙酸酯与二氯代烃用量的摩尔比为2.1～2.3:1。<...
【技术特征摘要】
1.甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的长链烷基叔胺中的烷基碳数为18、20、22或24中的任意一种；所述步骤s1中的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸异丁酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的长链烷基叔胺与丙烯酸甲酯用量的摩尔比为1:1.1～1.3。
4.根据权利要求1所述的甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤s2中的二氯代烃为二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、二氯丁烷、二氯戊烷、二氯已烷、二氯戊烷、邻二氯苄、间二氯苄或对二氯苄中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤s2中的烷基胺丙酸酯与二氯代烃用量的摩尔比为2.1～2.3:1。
6.根据权利要求1所述的甜菜碱gemini型表面活性剂、清洁压裂液及其制备方法，其特征在于：所述步骤s3中的卤代烃为一氯甲烷、一氯乙烷、一溴甲烷或一溴乙烷中的任意一种。
7.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：周明，陈星佶，凃宏俊，古月，陈龙龙，黄洲，王维波，钟靖，魏云姚，任豪，黄金兴，贺雪冬，邬政，焦雨辰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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