[发明专利]一种表面活性剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种表面活性剂及其制备方法和应用，表面活性剂的结构式为：。以羟基苯甲醇与溴代十四烷反应得到对十四烷基氧苄基醇；将三溴化磷加入对十四烷基氧苄基醇的二氯甲烷溶液中，反应完成后萃取，对有机层蒸干溶剂，得到对十四烷基氧苄基溴；将其与二甲胺在溶剂中混合，反应，之后洗涤，分离，对有机层蒸干溶剂，得到对十四烷基氧苄基二甲胺；然后将其与氯乙酸盐在溶剂中混合，反应，之后蒸干溶剂并洗涤，即得表面活性剂。将该表面活性剂直接加水即可得到清洁压裂液，使得清洁压裂液体系成分单一，配制简单；通过改变表面活性剂浓度可以使清洁压裂液的粘度在4‑87 mPa∙s内连续可调；且该清洁压裂液具有较好的耐盐性。

技术领域

本发明属于煤层压裂技术领域，具体涉及一种表面活性剂及其制备方法和应用。

背景技术

水力压裂技术是低渗透油气藏增产的有效手段，其中压裂液作为其核心组分被称为水力压裂技术的“血液”。目前煤层中常用的压裂液为活性水压裂液，其粘度低，摩阻大，滤失大，裂缝难控制；之后开发的植物胶压裂液虽然具备良好的粘性，但是存在配方复杂、破胶难、伤害高等问题；而以表面活性剂作为增稠剂的清洁压裂液兼具这两种压裂液的优点，具备良好粘弹性的同时，对地层的伤害也较低，但是目前常规的清洁压裂液体系配方复杂，可调性差，与地层水的配伍性也较差，因此需要进一步优化传统表面活性剂的结构，提高目前压裂液的性能。

2016年，祁丽莎（祁丽莎.适用于低温煤层气储层的清洁压裂液研究[J].石油化工应用, 2016, 35(05):42-44+48.）通过室内实验将水、增稠剂1631、胶束促进剂NaSal、KCI、pH调节剂KOH按一定比例混合，制备了一种黏弹性胶体。该体系具备剪切稳定性，低滤失，低摩阻，而且在加入破胶剂后，可在1.5 h-3 h失去携砂能力，6 h-8 h内破胶彻底无残渣。但是配方相对复杂，增加了现场配液的难度。

专利CN201810997938.3涉及煤层气水井力压裂技术，具体涉及一种煤层气井用压裂液及其制备方法。压裂液的原料包含PH值调节剂、粘土稳定（防膨）剂、表面活性剂、杀菌剂和地表水原液，pH值调节剂的质量占比为0.015%-0.075%，粘土稳定剂的质量占比为1%-4%，表面活性剂的质量占比为0.05%-0.1%，杀菌剂的质量占比为0.05%-0.1%，其余为地表水原液。该发明需要先利用pH值调节剂去除压裂液原液与地层水反应生成沉淀的离子，以此提高表面活性剂与地层水的配伍性，整体步骤较为繁琐，压裂液配方较为复杂。

专利CN202110776335.2公开了一种压裂液及其制备方法和应用，属于煤层注水技术领域。该发明中的压裂液是由表面活性剂、纳米材料、粘土稳定剂和水组成的，体系能够很好的浸入煤体，与煤体相互作用，增加煤体的润湿性，但是该体系添加剂种类较多，且配制时需要在50 ℃下进行混合，增加了现场配液的复杂性。

发明内容

为解决现有技术中存在的配制煤层用清洁压裂液时对使用的水介质的矿化度要求苛刻，难以使用地层水配液，且压裂液配方复杂、现场配液难度大、应用灵活性差、性能不可调等问题，本发明提供了一种表面活性剂及其制备方法和应用，通过合成一种带苯环尾链和羧基头基的新型甜菜碱型表面活性剂，实现成分单一，具备良好耐盐性能的变粘度清洁压裂液的制备，该压裂液能够通过改变表面活性剂的浓度实现粘度连续可调，从而有效提高压裂液应用的灵活性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明的技术方案之一：一种表面活性剂，化学结构式如式（1）所示：（1）。

本发明的技术方案之二：上述表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将对羟基苯甲醇和溴代十四烷在有机溶剂A中混合，反应，过滤后蒸干溶剂，对所得粗产物进行洗涤，得到对十四烷基氧苄基醇；反应路线为：；

其中，加入K₂CO₃是为了维持体系为碱性。