專利名稱：一種用于油品的高溫油基泡沫劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于油品中的高溫油基泡沫劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
在低壓、低滲透、易漏失和井壁不穩(wěn)定的油氣儲層鉆探，常用的鉆井液是低密度水基泡沫。盡管水基泡沫鉆井液在控制濾失、降低壓差卡鉆、防漏堵漏方面應(yīng)用已十分廣泛， 但仍然不能有效解決鉆進水敏地層時的儲層損害問題，現(xiàn)在國外已經(jīng)開始嘗試使用油基泡沫流體，盡管已經(jīng)取得一些進展，但總體上仍存在著油品發(fā)泡效率低、油基泡沫體系不穩(wěn)定、抗溫性能較差、抗污染能力弱等問題，究其主要原因在于缺乏可用于油品的抗高溫高效油基泡沫劑。
在油品中發(fā)泡的前提是加入的泡沫劑能夠有效降低油品的表面張力。由于油品的表面張力比較低，而大多數(shù)碳-氫基的表面活性劑降低表面張力的能力有限，不能在油中形成良好的泡沫，所以在油品中的發(fā)泡劑一般使用非碳-氫基的表面活性劑，如含氟表面活性劑、有機硅表面活性劑。但是，含氟表面活性劑存在價格昂貴的缺點，一般只能用于特殊的場合，大規(guī)模使用存在使用成本過高的問題；而有機硅表面活性劑的價格也比較高，而且這類表面活性劑的穩(wěn)定性比較差，使用也受到限制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是解決上述問題，提供一種用于油品中的高溫油基泡沫劑及其制備方法。該抗高溫油基泡沫劑本身抗溫能力強，加入油品中，在攪拌狀態(tài)下使油品很容易發(fā)泡，并且生成的泡沫穩(wěn)定性較高，經(jīng)過高溫作用后仍然具有較高的發(fā)泡和穩(wěn)泡能力。該泡沫劑生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，可以在油田大規(guī)模推廣使用。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是
一種用于油品的高溫油基泡沫劑的制備方法，包括以下步驟
稱取一定量的油基發(fā)泡劑，加熱到45 65°C，然后在高速攪拌情況下，緩慢加入油基穩(wěn)泡劑，降溫到室溫，得到目的產(chǎn)物——高溫油基泡沫劑；
油基發(fā)泡劑為烷基磺酸RSO3H,其中R為C18_24的烷基或者烯基，可以采用SO3氣體連續(xù)磺化的工藝制造，也可以利用液相間歇的方法制造；
油基穩(wěn)泡劑為多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn[CON(C2H4OH)Jx或多元脂肪酸烷醇酰胺醚 CmHn[CON(C2H4OH)y]x，其中 m = 36 54，η = 24 140，χ = 2 3，y = 4 12。
所述的制備方法，所述油基穩(wěn)泡劑的制備方法包括以下步驟1至2或者步驟1至步驟3
1)用多元脂肪酸在酸催化劑的作用下，與甲醇反應(yīng)，得到多元脂肪酸甲酯；所述催化劑可以采用各種酸性催化劑，可以為反應(yīng)條件下的液體酸，也可以是固體酸，可以是無機酸或者有機酸，包括硫酸、草酸、苯磺酸，也可以是超強酸。催化劑加入量0. 2% 0. 8%(以脂肪酸量依據(jù))，反應(yīng)溫度為80 100°C，反應(yīng)摩爾比(甲醇/脂肪酸)為3 8，反應(yīng)時間1 3h。
2)多元脂肪酸甲酯與二乙醇胺反應(yīng)，得到多元脂肪酸烷醇酰胺；所述催化劑可以采用各種堿性催化劑，包括均相催化劑和非均相催化劑，包括氫氧化鈉、氫氧化鉀等。催化劑加入量0.2% 1.0% (以脂肪酸甲酯量依據(jù))，反應(yīng)溫度為80 120°C，反應(yīng)摩爾比 1. 05 1. 10 ( 二乙醇胺/脂肪酸甲酯)。稀釋劑可以采用各種有機溶劑，包括各種烷基苯 (如甲苯、二甲苯)和各種油品(如柴油、石蠟等)。
3)在催化劑作用下，通過多元脂肪酸烷醇酰胺與環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚；所述催化劑可以為堿性催化劑，也可以利用前一步反應(yīng)中殘余的堿作催化劑，反應(yīng)溫度為60 180°C，反應(yīng)摩爾比(環(huán)氧乙烷/多元脂肪酸烷醇酰胺)為2 4。
本發(fā)明選擇傳統(tǒng)表面活性劑，通過加入油溶性聚合物，得到發(fā)泡力強、泡沫穩(wěn)定性好的高溫油基泡沫劑，該泡沫劑具有制造成本低，易于大規(guī)模使用的特點。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。
實施例1
油基穩(wěn)泡劑的制備步驟(多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn [CON (C2H4OH) 2] x和多元脂肪酸烷醇酰胺醚CmHJCON(C2H4OH)y]x都可以作為穩(wěn)泡劑使用，其中多元脂肪酸烷醇酰胺 CmHn[CON (C2H4OH)Jx是通過2步反應(yīng)制造；而多元脂肪酸烷醇酰胺醚CmHn[CON (C2H4OH) y] x是以多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn[CON(C2H4OH)Jx為原料制造，所以需要3步反應(yīng))，具體包括
1)在500mL的玻璃反應(yīng)器中依次加入二元酸200g(M = 260)、無水甲醇80g、濃硫酸lg，在攪拌條件下緩慢升溫到85 90°C，恒溫0.證，然后向反應(yīng)器中補加無水甲醇70g， 恒溫lh，升溫到100°C，恒溫20min，降溫到50°C，出料。把反應(yīng)產(chǎn)物用水洗至pH值到中性， 得到多元脂肪酸甲酯；
2)將1)制得的多元脂肪酸甲酯IOOg加入前述反應(yīng)器，真空脫水，然后加入柴油 100g，二乙醇胺38g，NaOH 0. 8g，升溫到120°C，反應(yīng)4h，降溫出料，得到多元脂肪酸烷醇酰胺(兩步反應(yīng)制備油基穩(wěn)泡劑)；
3)將幻中制得的多元脂肪酸烷醇酰胺加入高壓反應(yīng)器，160°C通入環(huán)氧乙烷，得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚(三步反應(yīng)制備油基穩(wěn)泡劑)。
實施例2:
將月桂基磺酸200g加熱到45°C，在攪拌條件下，把實施例1合成的多元脂肪酸烷醇酰胺IOOg緩慢加入，降溫至室溫，得到產(chǎn)物一高溫油基泡沫劑。
實施例3
將烷基苯基磺酸270g，加熱到50°C，在攪拌條件下，把實施例1合成的多元脂肪酸烷醇酰胺140g緩慢加入，降溫至室溫，得到產(chǎn)物——高溫油基泡沫劑。
實施例4
將十八烷基磺酸250g，加熱到65°C，在攪拌條件下，把實施例1合成的多元脂肪酸烷醇酰胺醚200g緩慢加入，降溫至室溫，得到產(chǎn)物——高溫油基泡沫劑。
評價方法與測試結(jié)果把上述泡沫劑按照一定比例加入柴油或其它油品中(一般為油品質(zhì)量的 3% )，攪拌溶解，配制油基泡沫基液。然后裝入滾子加熱爐老化釜中， 在160°C溫度條件下高溫動態(tài)老化16h，取出冷卻至室溫。取老化前后的油基泡沫基液各 IOOmL加入攪拌杯中，以12000r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌lmin，然后將泡沫倒入量筒中，以生成的泡沫體積表示發(fā)泡能力，以析出50mL液體所用的時間(即泡沫半衰期)，表示泡沫的穩(wěn)定性。測試結(jié)果如表1所示。
表 1油基泡沫劑測試條件發(fā)泡體積(mL) 半衰期(S)高溫老化前540740實施例2高溫老化后536718
高溫老化前580750實施例3高溫老化后567732高溫老化前568788實施例4高溫老化后549763
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于油品的高溫油基泡沫劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 稱取一定量的油基發(fā)泡劑，加熱到45 65°C，然后在高速攪拌情況下，緩慢加入油基穩(wěn)泡劑，降溫到室溫，得到目的產(chǎn)物——高溫油基泡沫劑；油基發(fā)泡劑為烷基磺酸RSO3H,其中R為C18_24的烷基或者烯基，可以采用SO3氣體連續(xù)磺化的工藝制造，也可以利用液相間歇的方法制造；油基穩(wěn)泡劑為多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn[C0N(C2H40H)2]x或多元脂肪酸烷醇酰胺醚 CmHn[CON(C2H4OH)y]x，其中 m = 36 54，η = 24 140，χ = 2 3，y = 4 12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述油基穩(wěn)泡劑的制備方法包括以下步驟1至2或者步驟1至步驟3 1)用多元脂肪酸在酸催化劑的作用下，與甲醇反應(yīng)，得到多元脂肪酸甲酯；所述催化劑加入量為多元脂肪酸質(zhì)量的0. 2% 0. 8%，反應(yīng)溫度為80 100°C，甲醇與脂肪酸的反應(yīng)摩爾比為3 8，反應(yīng)時間1 池；2)多元脂肪酸甲酯與二乙醇胺反應(yīng)，得到多元脂肪酸烷醇酰胺；所述催化劑加入量多元脂肪酸甲酯質(zhì)量的0. 2% 1. 0%，反應(yīng)溫度為80 120°C，二乙醇胺與脂肪酸甲酯的反應(yīng)摩爾比為1. 05 1. 10 ；3)在催化劑作用下，通過多元脂肪酸烷醇酰胺與環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚；所述催化劑可以為堿性催化劑，也可以利用前一步反應(yīng)中殘余的堿作催化劑，反應(yīng)溫度為60 180°C，環(huán)氧乙烷與多元脂肪酸烷醇酰胺的反應(yīng)摩爾比為2 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一所述的方法制得的高溫油基泡沫劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于油品的高溫油基泡沫劑，其制備方法為稱取一定量的油基發(fā)泡劑，加熱到45～65℃，然后在高速攪拌狀態(tài)下，緩慢加入油基穩(wěn)泡劑，降溫到室溫，得到目的產(chǎn)物——高溫油基泡沫劑。本發(fā)明選擇傳統(tǒng)表面活性劑，通過加入油溶性聚合物，得到發(fā)泡力強、泡沫穩(wěn)定性好的高溫油基泡沫劑，該泡沫劑具有制造成本低，易于大規(guī)模使用的特點。
文檔編號C09K8/38GK102516958SQ20111040730
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者張德文, 張德武, 張忻, 王富華, 王瑞和, 譚學(xué)超 申請人:中國石油大學(xué)(華東), 青島長興化工有限公司