一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利說明】一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及其制備方法和應(yīng)用 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于膠體與界面化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及 其制備方法和應(yīng)用。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著氣田開發(fā)逐漸進入中后期地層氣藏不斷下降及儲層非均質(zhì)性，天然氣流動速 度降低，烴類凝析油或地層水滯留在井底，使得井筒因攜液能力差導(dǎo)致井筒內(nèi)積液嚴(yán)重，導(dǎo) 致天然氣產(chǎn)量降低甚至水淹停產(chǎn)。自20世紀(jì)70年代初，世界上有許多氣田已經(jīng)應(yīng)用泡沫排 水采氣，在我國特別是長慶和勝利兩大油田應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，泡沫排水采氣技術(shù)是一項 針對產(chǎn)水氣井的輔助開采技術(shù)，施工工藝方便、投資小、簡單環(huán)保見效快已經(jīng)產(chǎn)生優(yōu)異的經(jīng) 濟效益。
[0003]在氣井泡沫排液中，所用起泡劑的類型、濃度等直接影響排液效率。表面活性劑以 其低界面張力和高起泡性能，在含鹽、含油介質(zhì)中作為驅(qū)水劑使用，在氣田鉆井的過程中， 礦化水被吸收進含氣巖層的微通道中，阻止了油、氣通過這些微通道，使得氣采收率降低。 但是，一般泡排劑只能在去離子水中較大地降低氣液界面的表面張力、親水親油平衡值在 9-15范圍內(nèi)具有高起泡、攜液性能，在鉆井過程的由于高礦化度、高含油的極端使用環(huán)境使 泡排劑降低或失去這些性能，因此好的泡排劑還應(yīng)具有以下性能：（1)起泡能力強，在高礦 化水和凝析油中不變質(zhì)；（2)泡沫攜液量大；（3)泡沫有一定的穩(wěn)定性。從而，具有特殊結(jié)構(gòu) 和官能團的抗油、抗高礦化度泡排劑的設(shè)計和應(yīng)用顯得十分重要。然而現(xiàn)有的一般泡排劑 不能滿足上述性能要求。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明目的提供了一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及其制備方法和應(yīng)用，該泡 排劑主劑起泡穩(wěn)泡能力強，在高礦化水和凝析油中性能不變質(zhì)并且泡沫攜液量大，合成工 藝簡單成本低，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
[0006] -種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑，其結(jié)構(gòu)式為：
[0007]
[0008] R為碳原子數(shù)為C8~C22的長鏈烷基。
[0009] -種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑的制備方法，包括以下步驟：
[0010] (1)中間體合成：
[0011]在帶有回流冷凝管的反應(yīng)器中，加入月桂酸、椰子油酸和油酸組成的脂肪酸混合 物，再加入N，N-二甲基-1，3-丙二胺和催化劑，脂肪酸混合物與N，N-二甲基-1，3-丙二胺摩 爾比為1: (1.05~1.10);在140~160°C進行縮合反應(yīng)，測試游離脂肪酸含量小于等于2% 后，反應(yīng)結(jié)束后冷卻后放置過夜，得到中間產(chǎn)物長鏈烷基叔胺；
[0012] ⑵季銨化：
[0013]按照摩爾比為1: (1.05~1.10)稱取中間產(chǎn)物長鏈烷基叔胺和氯乙酸鈉，加入到溶 劑中配成質(zhì)量濃度35 %的溶液，在60~90°C發(fā)生親核取代反應(yīng)，測試游離胺含量小于0.5 % 后，反應(yīng)結(jié)束得到脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的脂肪酸混合物中，月桂酸、椰子油酸、油酸的摩 爾比為(2~4):1:1。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的溶劑為水或乙醇水溶液。
[0016] 作為本發(fā)明的進一步改進，所述的乙醇水溶液的重量百分比< 10wt%。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的催化劑為堿性催化劑，堿性催化劑為氫氧化鉀 或氫氧化鈉。
[0018]上述脂肪酸酰胺丙基甜菜堿在氣井泡沫排液中作為泡排劑主劑的應(yīng)用，適用于礦 化度高于25X104mg/L，凝析油含量高達30 %的環(huán)境。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0020] 本發(fā)明的泡排劑起泡、穩(wěn)泡性能好，泡沫攜液量大，在各種極端環(huán)境下泡沫驅(qū)油具 有優(yōu)異的性能，具有廣闊的前景。
[0021] 本發(fā)明一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑的制備方法工藝簡單，成本低，易實現(xiàn) 大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，采用月桂酸、椰子油酸和油酸組成的脂肪酸混合物，再加入N，N_二甲基-1， 3_丙二胺和催化劑，通過調(diào)節(jié)三種脂肪酸的比例，使得泡排劑主劑具有合適的的cmc值。與 現(xiàn)有技術(shù)的單一脂肪酸相比，產(chǎn)品的起泡穩(wěn)泡能力強，能滿足不同條件下的使用需求。利用 本發(fā)明制備的泡排劑起泡、穩(wěn)泡性能好，泡沫攜液量大，在各種極端環(huán)境下泡沫驅(qū)油具有優(yōu) 異的性能，具有廣闊的前景。
[0022] 本發(fā)明尤其在高礦化水和凝析油中性能穩(wěn)定并且泡沫攜液量大，適用于礦化度高 于25X104mg/L，析油含量高達30%的高礦化度高含油的極端環(huán)境。 【【具體實施方式】】
[0023]本發(fā)明利用甜菜堿表面活性劑作為泡排劑的界面張力、表面粘度的原理，針對長 慶油田氣井筒中高礦化度和高凝析油的條件，設(shè)計并制備了一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡 排劑，作為一種氣井泡沫排液用泡排劑主劑。
[0024]制備方法如下：
[0025]第一步(叔胺的合成）：一定摩爾比加入月桂酸、椰子油酸、油酸(順-9-十八烯酸） 與N，N-二甲基-1，3-丙二胺為原料，在140~160°C進行縮合反應(yīng)3~4h，得到中間產(chǎn)物長鏈 烷基叔胺；月桂酸、椰子油酸、油酸的摩爾比為2~4:1:1，脂肪酸與N，N-二甲基-1，3_丙二胺 摩爾比為1:1.05~1.10。
[0026]第二步(季銨化）：將中間產(chǎn)物與氯乙酸鈉于60~90°C發(fā)生親核取代反應(yīng)3~6h，測 試游離胺含量小于〇. 5%，反應(yīng)結(jié)束得到即所述的氣井泡沫排液所用的泡排主劑；中間產(chǎn)物 長鏈烷基叔胺與氯乙酸鈉摩爾比為1:1.05~1.10。其中，溶劑一般為水，可根據(jù)需求加入一 定量的乙醇，乙醇<l〇wt%，將反應(yīng)物配成35%的溶液。
[0027]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，特點及功效，現(xiàn)舉例以下實施例，詳細說明如下。
[0028] 實施例1
[0029] 在帶有回流冷凝管的反應(yīng)器中，按照摩爾比為2:1:1的比例加入月桂酸0.5mol、椰 子油酸0.25mol、油酸0.25mol，加入N，N-二甲基-1,3-丙二胺約1.05mol，催化劑氫氧化鉀 1.28g，在160°C進行縮合反應(yīng)4h，測試游離脂肪酸含量小于等于2%，反應(yīng)結(jié)束后冷卻后放 置過夜，得到中間產(chǎn)物長鏈烷基叔胺;稱取第一步制備的長鏈烷基叔胺1.Omol，加入氯乙酸 鈉1.05mol，加入到溶劑水中，配成35%的溶液，60°C發(fā)生親核取代反應(yīng)6h，測試游離胺含量 小于0.5%，反應(yīng)結(jié)束得到脂肪酸酰胺丙基甜菜堿，即耐高礦化度耐凝析油的泡排劑主劑。
[0030] 實施例2
[0031]在帶有回流冷凝管的反應(yīng)器中，按照摩爾比為2:1:1的比例加入月桂酸0.5mol、椰 子油酸0.25mol、油酸0.25mol，加入N，N-二甲基-1,3-丙二胺約1.05mol，催化劑氫氧化鉀 1.5g，在140°C進行縮合反應(yīng)4h，測試游離脂肪酸含量小于等于2%，反應(yīng)結(jié)束后冷卻后放置 過夜，得到中間產(chǎn)物長鏈烷基叔胺;稱取第一步制備的長鏈烷基叔胺1.Omol，加入氯乙酸鈉 1.05mol，加入到水中配成35%的溶液，90°C發(fā)生親核取代反應(yīng)