[发明专利]氟化的阳离子表面活性剂

说明书

发明领域

本发明涉及氟化吡啶阳离子化合物，其用作在含水介质或溶剂介质中降低表面张力的表面活性剂或发泡剂。

发明背景

氟化的阳离子化合物如全氟烷基季铵衍生物是本领域已知的，其具有饱和的全氟烷基末端链。例如，公开于美国专利4,836,958中的氟化的阳离子化合物包含具有至多18个碳原子的此类全氟烷基末端链基团。可商购获得的氟化吡啶阳离子表面活性剂通常包含至少8个或更多个碳的饱和的全氟烷基末端链。本领域的技术人员认为，更短的全氟烷基链或一条被非氟化原子中断的链由于单个的全氟烷基链不能保持平行的构型而将具有下降的性能。

因此，希望提供具有中断的氟化链的氟化表面活性剂，同时相比于包含更长连续的完全氟化的全氟化链的那些氟化表面活性剂，仍能提供相同的或甚至更好的表面特性。

在本发明中已发现，具有链被氧中断的氟化末端的氟化吡啶阳离子表面活性剂在各种各样的应用中提供期望的表面效果，并尤其可用于油田和气田应用。

发明概述

本发明包括式(I)的化合物

其中，

Rf为R¹(CH₂CH₂)_n-，

R¹为C₇-C₂₀被至少一个链氧原子中断的全氟烷基，每个氧与两个碳原子键合，

n为1至3的整数，并且

R为H、C₁-C₅直链或支链的烷基、或C₁至C₅直链或支链的烷氧基。

本发明还包含改变含水介质或溶剂介质表面效果的方法，所述方法包括使所述介质与如上所述式(I)的化合物接触。

发明详述

如本文所用，术语“表面活性剂”是指表面活性试剂，其是指即使在低浓度下，通过在界面上选择性地吸附来有效地降低包含所述表面活性剂的介质的表面张力的物质。表面活性剂可为纯的化合物或同系物或不同化合物的混合物。

如本文所用的术语“钻井液”是指在钻孔操作之前或期间被加入到井中或被加入到穿透包含烃或气体的地下区域的井孔中的那些流体。实施例可包括水、盐水、溶剂、烃、表面活性剂、油、煤油、压裂液、增产流体、油基钻井泥浆、粘土稳定剂、处理流体、以及它们的混合物。

如本文所用的术语“井液”是指在井或穿透包含烃或气体的地下区域的井孔中出现或被加入到井中或被加入到穿透包含烃或气体的地下区域的井孔中的那些流体。实施例可包括钻井液、水、盐水、溶剂、烃、表面活性剂、油、煤油、压裂液、增产流体、油基钻井泥浆、粘土稳定剂、处理流体、以及它们的混合物。

如本文所用的术语“液体处理流或气体处理流”是指在提取所述烃或气体的操作中被注入到穿透包含烃或气体的地下区域的井中，或注入到井孔区域的液体组合物或气体组合物、或它们的组合。实施例可包括蒸汽、钻井液、井液、增产流体、水、盐水、溶剂、烃、表面活性剂、压裂液、油基钻井泥浆、粘土稳定剂、处理流体、以及它们的混合物。

本发明包含式(I)的氟化吡啶阳离子化合物

其中，

Rf为R¹(CH₂CH₂)_n-，

R¹为C₇至C₂₀被至少一个链氧原子中断的全氟烷基，每个氧与两个碳原子键合，

n为1至3的整数，并且

R为H、C₁-C₅直链或支链的烷基，或C₁-C₅直链或支链的烷氧基。

所述全氟烷基包含至少一个氧原子，但可包含1至19个氧原子。每个氧原子被链接在两个碳原子之间。

式(I)的优选化合物为其中n为1或2的那些。还优选的是其中所述全氟烷基包含1至15个氧原子，更优选地1至10个氧原子，并且更优选地1至5个氧原子，并且甚至更优选地1至3个氧原子的那些。式(I)的其它优选实施方案为其中R为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基的那些。