采用两步法合成了无水压裂液交联剂烷基磷酸酯,其最佳合成条件为:磷酸三乙酯和P2O5、混合醇的投料摩尔比为1∶1∶4,在80℃时反应5 h,产物二烷基磷酸酯的产率高达71.3%。采用络合铁水溶液作为活化剂,其配方为:柠檬酸钠30%,乙二醇10%,硫酸铁30%,去离子水30%。利用正己烷为基液,烷基磷酸酯PA-2为交联剂,络合铁水溶液FC-1为活化剂,制备出低碳烃无水压裂液,并探究了交联剂与活化剂的添加量对压裂液性能的影响。结果表明,随着交联剂PA-2用量的增加,成胶时间显著缩短,粘度逐渐增大。当交联剂PA-2用量为2.5%,活化剂FC-1用量为4%时,成胶时间为116 s,压裂液的粘度高达440.5 m Pa·s。在80℃、剪切速率170 s-1的条件下剪切1 h,该压裂液粘度仍在100 m Pa·s以上,表明该压裂液的耐温耐剪切性能良好。
为揭示不同结构表面活性剂的性能特征,对棕榈酸二乙醇胺聚氧乙烯醚磺酸盐钠(PDES)和油酸二乙醇胺聚氧乙烯醚磺酸盐钠(ODES)两种磺酸盐型阴-非离子表面活性剂的表面活性性能进行了研究。结果表明:DPES和ODES溶液的临界胶束浓度ccmc分别为1.14×10-3、6.67×10-4mol/L,相对应的表面张力γcmc分别为38.40和35.68 m N/m;随着温度和矿化度升高,ccmc逐渐减小,γcmc逐渐降低。DPES和ODES的Krafft点均低于常规阴离子表面活性剂,分别为17℃和14℃,浊点均大于110℃,溶解性好,具有优良的抗高温性能。质量分数0.5%的PEDS和ODES在Na+浓度为100 g/L或Ca2+浓度为4 g/L的矿化水溶液中均未出现沉淀,表现出了极强的耐盐性能。
以二乙烯三胺五乙酸、氢氧化钠和溴代十二烷为原料,通过中和反应和亲核取代反应合成了一种甜菜碱表面活性剂——N,N',N''-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠(DDTP),通过核磁氢谱和红外光谱对化合物的结构进行表征,测定了不同浓度的DDTP水溶液的表面张力,得出表面张力曲线,进而算出其他相关参数。实验结果证明:合成的化合物结构与预期的表面活性剂结构相吻合,在25℃时,临界胶束浓度ccmc=1.1×10-2mmol/L,相应的表面张力γcmc=33.2 m N/m;表面张力降低20 m N/m时所需表面活性剂浓度的负对数p C20=3.22,饱和吸附量Γmax=5.15×10-3mol/cm2,平均每个分子占有的最小面积Amin=3.1 nm2,表明N,N',N''-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠具有较好的表面活性。
