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目前,国内外关于双子表面活性剂合成的报道并不少见,但含双羟基、双磺酸基、双季铵盐的两性双子表面活性剂的合成和性质研究未见报道。近年来兴起的可循环微泡沫钻井液以其低密度、可循环、高黏切、无需特殊设备、低成本等特性被用于“三低”储层的保护以及低压易漏地层。本文将表面活性剂门类开发的新成果和钻井液研究的新技术相结合,设计研制了一系列含双羟基、双磺酸基、双季铵盐的两性双子表面活性剂DBAs-n（s为连接基中的碳原子数,n为疏水基中的碳原子数）;室内评价了其表面活性、润湿性、起泡稳泡性以及在水溶液中所形成聚集体的形态和尺寸,并探讨了其构-效关系;深入研究了 DBA2-12与水杨酸钠（NaSal）形成蠕虫状胶束体系的机理、条件以及该体系的流变行为。最后以DBA2-12为起泡剂设计了一种微泡沫钻井液,室内研究了其稳定性和流变性。论文取得如下进展:（1）以自制3-氯-2-羟基丙磺酸钠、烷基伯胺、二溴乙烷、溴乙烷等为主要原料,通过3步胺的烷基化反应合成了一系列新型双羟磺基甜菜碱表面活性剂DBAs-n。以单因素法和正交实验法对中间产物和目标产物的合成条件进行了优化。以红外光谱、质谱（HRMS）和核磁氢谱（1HNMR）对中间产物和目标产物的结构进行了表征。（2）对目标产物DBAs-n的性能进行了系统研究:①该系列表面活性剂具有优异的表面活性,除n=8的目标产物外,DBAs-n的临界胶束浓度cmc均在10-4～10-5 mol/L范围内,临界胶束浓度浓度时的表面张力γcmc最低可至22.2 mN/m。②DBA2-12改变普通玻璃润湿性的能力强于传统表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）和十二烷基硫酸钠（SDS）;使亲水表面接触角增大的能力强于SDS,但比DTAB弱;使亲油表面发生润湿反转的能力明显强于DTAB和SDS。③DBA2-n系列表面活性剂的起泡性和稳泡性均优于SDBS和DTAB。且在n=12～16范围内,DBA2-n的起泡量V0和泡沫半衰期t1/2均随n值的增大而降低。④动态光散射和透射电镜分析结果表明,当n值由12增大至14、16和18时,DBA2-n在水溶液中所形成聚集体的形态由囊泡结构转化为纤维网状结构。⑤NaSal通过静电屏蔽和氢键的双重作用促进了 DBA2-12水溶液中胶束的增长,形成了具有粘弹性的蠕虫状胶束体系。当NaSal与DBA2-12的摩尔比为0.8时,溶液的零剪切粘度η0为未加NaSal时的约10000倍。且该体系的流变行为在相当宽的频率范围内符合Maxwell模型。（3）设计了一种以DBA2-12为起泡剂的微泡沫钻井液,对该钻井液的应用性能、稳定性以及流变性等方面进行了研究:①)DBA2-12基微泡沫钻井液可抗温至150℃,抗压至25 MPa,室温泡沫半衰期可长达4天。体系具有良好的抗污染性;与页岩水化抑制剂K+,地层流体尤其是原油具有良好的配伍性;其岩心伤害率仅为普通水基钻井液的一半,且伤害仅存在于井壁表面;硅油消泡剂GX-1可对其实现有效消泡。②以显微照相技术结合Nano Measurer 1.2软件对DBA2-12基微泡沫体系进行了粒径分析,探讨了体系组成,制备条件对微泡沫粒径大小、粒径分布以及稳定性的影响。③研究了DBA2-12基微泡沫钻井液的流变特性,建立了其流变模型,考察了泡沫含量,温度,压力对其流变性的影响。提出了稠度系数K,流型指数n的温度关联式。