时间: 2025-08-16 21:17:33 | 作者: 胺盐卤素盐
1.一种氟碳双子表面活性剂，其特征是，所述氟碳双子表面活性剂的化学结构式如
2.权利要求1所述氟碳双子表面活性剂的制备方法，其特征是，所述氟碳双子表面活
4.根据权利要求2所述的氟碳双子表面活性剂的制备方法，其特征是，所述氟碳原料
5.根据权利要求2-4任一项所述的氟碳双子表面活性剂的制备方法，其特征是，所述
使所述含氟中间体与所述磺化试剂进行反应，获得所述氟碳双子表面活性剂，包括：
将所述含氟中间体溶液与所述含磺化试剂溶液混合均匀，调节pH为9～13，进行反应，
7.根据权利要求5或6所述的氟碳双子表面活性剂的制备方法，其特征是，含氟中间
9.根据权利要求8所述的助排剂，其特征是，所述低分子醇为碳原子数为1～8的低分
所述阴离子表面活性剂选自烷基硫酸盐、烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐中的至少一种。
根据所述助排剂中各组分的质量百分比，将低分子醇、有机溶剂与水混合均匀，获得第
在储层之中，排液困难，导致地层伤害，同时，由于毛细管的吸渗作用，引起水锁，使得压裂
施工效果变差，对于超低渗透地层，毛细管水锁伤害现象更为严重；对于酸化施工而言，乏
酸滞留地层会增加地层的含水饱和度，降低油、气有效渗透率，使酸化处理效果降低。因此，
在增产改造作业时的入井流体中添加助排剂，使其产生极低的表面张力，增大润湿角，降低
使用的上述种类的氟碳表面活性剂，氟碳链较长，存在降解困难、持久性生物积累等问题。
根据助排剂中各组分的质量百分比，将低分子醇、有机溶剂与水混合均匀，获得第
(1)本发明实施例提供的氟碳双子表面活性剂为氟碳链的长度小于8个碳的氟碳
双子表面活性剂，生物降解性优异，符合环保要求，环境污染小，抗盐性优异、耐酸碱性、抗
(2)本发明实施例提供的氟碳双子表面活性剂的制备方法简单、原料易得，成本
(3)本发明实施例的助排剂包括氟碳双子表面活性剂，低分子醇、有机溶剂和阴离
子表面活性剂，低分子醇和有机溶剂作为互溶剂，增强助排剂与入井流体之间的互溶性，阴
离子表面活性剂与氟碳双子表面活性剂复配使用，显著加强助排剂的作用效果，并降低助
排剂的使用成本，从而使得所得助排剂环境友好且具有高效返排优异的性能，可应用于压
(4)本发明实施例所提供的含氟碳双子表面活性剂的助排剂通过先将低分子醇和
有机溶剂与水混合，然后再加入阴离子表面活性剂和氟碳双子表面活性剂混合溶解即可获
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够准确的通过这些附图获得其他
本发明实施例提供一种助排剂，该助排剂包括氟碳双子表面活性剂、低分子醇、有
或部分被氟原子取代后形成的具有疏水疏油的碳氟链段的表面活性剂，是目前表面活性非
常优异的一类表面活性剂，具有高的化学活性、高的耐热性、高的化学稳定性、憎水憎油
表面活性剂为氟碳链长度小于8个碳的氟碳双子表面活性剂，氟碳表面活性剂的氟碳链长
度在8个碳以上会存在降解困难、持久性生物积累等问题，对环境能够造成污染，而本发明实施
本发明实施例的氟碳双子表面活性剂的氟碳链的长度为4个碳或6个碳，小于8个
碳，易生物降解、符合环保要求，并且，具有上述化学结构的氟碳双子表面活性剂的分子稳
中间体的反应较容易进行，并且所制得的氟碳双子表面活性剂的分子结构稳定，降解性优
异，且均具有较强的降低表面张力的能力，可提升所得氟碳双子表面活性剂的表面活性
张力的能力，且两种原料易得。根据氟碳链越长，降低表面张力能力越强的原理，氟碳原料
其中，n为2到6之间的任一整数，可选地，n＝3，即烷基二胺选择为1 ,3-丙二胺，1 ,
本发明实施例中，步骤A中，氟碳原料与烷基二胺反应，获得含氟中间体，包括：分
别将氟碳原料和烷基二胺溶于第一溶剂，分别获得含氟碳原料的溶液和含烷基二胺的溶
原料的溶液中，滴加过程中伴随搅拌，使得烷基二胺与氟碳原料充分混合均匀，进行反应。
其中，第一溶剂为低分子醚类，可选地，第一溶剂为甲醚、和异丙醚中的至少
含烷基二胺的溶液中，基于烷基二胺的加入量为0.01mol，第一溶剂的加入量为80
可选地，于0～10℃下采用恒压滴液漏斗将含烷基二胺的溶液滴加到含氟碳原料
的溶液中，滴加完成后继续搅拌30～60min，例如30min，然后升温，回流反应。
碳原料的摩尔比较小时，含氟中间体的产率较低，当摩尔比较高时，含氟中间体的产率增加
幅度很小，因此，控制烷基二胺与氟碳原料的摩尔比在合适范围内以保证含氟中间体具有
步骤A中，烷基二胺与氟碳原料的摩尔比为(2.5～3.2)：2，可选为3:2。
烷基二胺与氟碳原料的反应时间较短，含氟中间体的产率较低，反应时间比较久，含
步骤A中，反应时间为1～4h，可选为1～3h，进一步为1.5～2h，例如1.5h或2h。
馏除去第一溶剂，同时未反应的烷基二胺和过量的三乙胺也被除去，得到含氟中间体粗品。
对所得含氟中间体粗品进行洗涤、重结晶、干燥，获得含氟中间体。示例性地，对所
得含氟中间体采用10倍重量的去离子水洗涤5次，除去NH(C2H5)3F，丙酮重结晶，除去有机物
本发明实施例中，步骤B中，将含氟中间体与磺化试剂混合，调节pH值，反应，获得
液，将磺化试剂溶于第三溶剂中，获得含磺化试剂的溶液，将含氟中间体溶液和含磺化试剂
根据本发明实施例，含氟中间体与磺化试剂的摩尔比为1：(3～4)，例如为1:3.5，
在含氟中间体合成氟碳双子表面活性剂时，反应会生成HCl，因此导致反应体系的
pH发生明显的变化，因此，需要调节反应的pH，以保证氟碳双子表面活性剂的产率，发现在碱性环
步骤B中，含氟中间体与磺化试剂于pH为9～13，可选为10～12，例如12下进行反
步骤B中，采用pH调节剂调节反应的pH值，pH调节剂为碱性溶液，可以为氢氧化钠
产率，反应温度为78～82℃，例如为80℃；反应时间为3～9h，可选为4～8h，例如为4.5h。
步骤B中，第二溶剂为低分子醇类，可选自甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种，第三
溶剂为水，基于0.008mol的含氟中间体，第二溶剂的加入量为80～120mL，例如为100ml，第
同一种溶剂，且第二溶剂与第三溶剂能够互溶，因此，第二溶剂与第三溶剂的溶剂比对反应
第二溶剂与第三溶剂的体积比为(6～18)：1，可选为(8～15)：1，例如9:1。
当第二溶剂与第三溶剂的体积比在较小如在6：1以下时，无晶体析出，含氟中间体
和磺化试剂生成的产物溶解，没有办法获得氟碳双子表面活性剂；当第二溶剂与第三溶剂的体
积比较大如大于18:1时，所得产物为浑浊状态，有少量晶体析出，有未溶解的含氟中间体
采用碱性溶液调节pH，回流反应，反应完毕后自然冷却至室温，过滤、干燥，采用丙酮萃取，
稳定周期长，具有应用于助排剂的基础条件，在较低浓度时，该氟碳双子表面活性剂降低水
溶液表面张力的能力较强，这是由于该氟碳双子表面活性剂具有特殊的双子结构，增强了
其表面活性，例如，该氟碳双子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为3.0×10
mol/L，表面张力可低至16mN/m；该氟碳双子表面活性剂的抗盐性能好，不易受矿化度环
该氟碳双子表面活性剂具备优秀能力的抗高温性能，例如，老化温度由80℃上升至150
℃，水溶液的表面张力大约在16.7mN/m左右，而在180℃老化处理之后，其水溶液的表面张
NaOH的强酸与强碱环境中，放置7天，仍就保持较低的表面张力，能够很好的满足于油气田开发多
BOD5/CODCr低于0.05，例如为0.046，符合环保要求，环境伤害小，拥有非常良好的应用前景。
根据本发明实施例，助排剂中，低分子醇为碳原子数为1～8的低分子醇，可选的，
低分子醇选自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和丙三醇中的一种或多种的任意比混合。
有机溶剂为醚类，可选为具有较高闪点的醚类，进一步地，有机溶剂选自丁醚、乙
二醇单丁醚、乙二醇单甲醚和二乙二醇单丁醚中的一种或多种的任意比混合，进一步可选
为乙二醇单丁醚和乙二醇单甲醚中的一种或两种的任意比混合，例如为乙二醇单丁醚。
本发明实施例中，助排剂中，低分子醇和有机溶剂作为互溶剂，能够增强助排剂与
入井流体之间的互溶性，能够使油、水相互溶解。例如，在酸化施工中，使用互溶剂可将地层
固体上油润湿性表面活性剂的吸附值降到最低，使酸化后渗透率相当的情况下，油的流动
在一种可选的实施方式中，助排剂中，低分子醇与有机溶剂的质量比为1 .4～14，
的任意比混合，进一步地，阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二
性剂在地层的吸附损失严重，使得助排剂作用效果变差，特别是降低表面张力能力较强的
氟碳双子表面活性剂进入地层之后吸附损失量过大，并且氟碳双子表面活性剂价格昂贵，
造成助排剂的使用效果变差且成本偏高，而阴离子表面活性剂能预防助排剂吸附损失量
过大，且价格低，将氟碳双子表面活性剂与价格低的阴离子表面活性剂进行复配使用，
本发明实施例所提供的助排剂具备优秀能力的性能，例如，该助排剂的表面张力为18
本发明实施例所提供的助排剂可应用于压裂、酸化、洗井、解堵等现场施工中，也
步骤1、根据助排剂中各组分的质量百分比，将低分子醇、有机溶剂与水混合均匀，
步骤1中，将低分子醇、有机溶剂和水按照质量百分比混合均匀，获得第一混合物，
混合的温度为30～60℃，可选为40～50℃，在该温度范围内，使得后续添加阴离子表面活性
步骤1中，混合的方式不做特别限定，保证各组分混合均匀即可，可以为搅拌的方
步骤2中，向第一混合物中加入阴离子表面活性剂，可选地，搅拌至溶解，混合均
步骤3中，向步骤2所得第二混合物中加入氟碳双子表面活性剂，混合搅拌均匀并
本发明实施例中，将水、低分子醇和有机溶剂混合制得第一混合物后，再加入阴离
子表面活性剂和氟碳双子表面活性剂，以获得助排剂。低分子醇、有机溶剂与水先混合均
匀，再添加阴离子表面活性剂和氟碳双子表面活性剂时容易分散，能够较快速的混合均匀，
本发明实施例提供的助排剂的制备方法简单、原料易得，成本低廉，且环境友好，
本发明实施例提供的助排剂可应用于油气井增产改造中，如应用于压裂液、酸液、
洗井液及解堵液等入井流体中，可提升入井流体返排效率，改善压裂、酸化等增产作业的
在一种可选的实施方式中，助排剂的加入量为入井流体质量的0.01～5％，可选为
本申请实施例中，通过在压裂液、酸液等入井流体中加入助排剂，降低入井流体的
表面张力和界面张力，提高助排率，例如当助排剂浓度为500mg/L时，能够将入井流体的表
面张力为18～21mN/m，界面张力为0.1～1mN/m，助排率能达到68％，能够改善压裂、酸化
增产作业之后入井流体的返排效果，且助排剂具有易生物降解的特性，符合环保要求。
将0.74g 1 ,3-丙二胺、2.02g三乙胺，100mL异丙醚加入到三颈烧瓶中，搅拌溶解，
将8.04g全氟己基磺酰氟溶于异丙醚中，得到全氟己基磺酰氟的异丙醚溶液，然后于5℃下
用恒压滴液漏斗将全氟己基磺酰氟的异丙醚溶液滴加至三颈烧瓶中，滴加完继续搅拌
0.5h，然后升温至65℃回流反应1.5小时，减压蒸馏除去异丙醚，得到含氟中间体粗品；
所得含氟中间体粗品先用10倍(重量)的去离子水洗5次，丙酮重结晶，干燥，得到
取6.70g含氟中间体溶于100mL 60℃的异丙醇中，溶解，得到含氟中间体的异丙醇
溶液，将3.15g 3-氯-2-羟基丙磺酸钠溶于11ml水中，得到3-氯-2-羟基丙磺酸钠的水溶液，
采用恒压滴液漏斗将3-氯-2-羟基丙磺酸钠的水溶液滴加至含氟中间体的异丙醇溶液中，
滴加完成后，加入适量碳酸钠溶液调节体系的pH为12左右，升温至80℃回流反应4.5h，反应
结束后冷却至室温，过滤、干燥，丙酮萃取，蒸除丙酮，得到氟碳双子表面活性剂。
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