CN101492599B - 一种泡沫排水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫排水剂，由下述重量百分比含量的原料组分制成：三乙烯四胺：5～10％；二乙烯三胺：10～20％；油酸：10～30％；冰乙酸：2～10％；马来酸酐：5～15％；丙烯酸：5～10％；柠檬酸：2～7％；咪唑啉：5～30％；LAS：5～30％；质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5～10％；质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5～10％；水：10～30％。该泡沫排水剂集泡沫排水、缓蚀、防垢于一体，以一种药剂同时具备泡沫排水、缓蚀、防垢等功能，一次加注取代传统的三次分别加注，可降低成本，简化工艺，且不影响彼此效果，延长有效期。本发明还公开了一种上述泡沫排水剂的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及天然气井防腐、防垢、泡沫排水采气技术领域，尤其是一种集泡沫排水、管道防腐、抑盐阻垢于一体的泡沫排水剂及其制备方法。
背景技术
天然气井在开采的中后期，由于气井自身地层能量下降，地层水也伴随天然气进入井筒，在井底或近井地带聚积，造成气井的产气量下降或气井被水淹死。又由于地层水中含有大量的矿物质如：钙、镁、钡、氯等易垢离子，以及天然气中含有的二氧化碳、硫化氢腐蚀性气体，因此，也使得气井还存在结垢和腐蚀等现象。目前，为了解决气井因地层水影响生产的问题，采用的方法是加注发泡剂，使地层水发泡以泡沫的形式将地层水排出井筒；为解决气井结垢问题，主要是加注防垢剂，改变结垢离子的晶核和离子表面的电荷，使结垢离子不能相互聚积形成垢体；为解决气井的腐蚀问题，主要是加注缓蚀剂，在油管的管壁上形成一层保护膜，防止酸性气体腐蚀管壁。
传统的天然气井泡沫排水剂、缓蚀剂、防垢剂均是单独的药剂，每种药剂只具有单一的性能(如：缓蚀剂就只具有防腐的性能；防垢剂就只具有阻垢的性，不具有发泡和防腐性能)。由于各种药剂的相互不配伍，使得药剂间相互影响药效，在加注过程不但要分别加注，而且加注时间也得必须相互分开，导致加注成本增加，加注工艺变得复杂化；也使得每种药剂的有效期大大缩短，药剂有效成分也互相抵消，从而达不到预期的使用效果，造成药剂的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种集泡沫排水、管道防腐(缓蚀)、抑盐阻垢(防垢)于一体的泡沫排水剂，以一种药剂同时具备泡沫排水、缓蚀、防垢等功能，一次加注取代传统的三次分别加注，降低成本，简化工艺，且不影响彼此效果，延长有效期。
本发明的另一个目的是提供一种上述泡沫排水剂的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种泡沫排水剂，由下述重量百分比含量的原料组分制成：
三乙烯四胺：5～10％；二乙烯三胺：10～20％； 油酸：10～30％；
冰乙酸：2～10％； 马来酸酐：5～15％； 丙烯酸：5～10％；
柠檬酸：2～7％； 咪唑啉：5～30％；LAS：5～30％；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5～10％；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5～10％；
水：10～30％；
上述各组分之和为100％。
上述各原料组分的重量百分含量可优选如下：
三乙烯四胺：6～10％；二乙烯三胺：10～15％； 油酸：15～20％；
冰乙酸：3～5％； 马来酸酐：5～15％； 丙烯酸：5～7％；
柠檬酸：3～5％； 咪唑啉：10～20％； LAS：10～20％；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5～7％；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5～7％；
水：15～20％；
上述各组分之和为100％。
上述各原料组分中：
三乙烯四胺、二乙烯三胺、油酸、冰乙酸主要是作为起缓蚀作用的原料成分；其中冰乙酸作为改性剂，可将有机胺缓蚀剂改性为水溶性；
马来酸酐、丙烯酸、柠檬酸、盐酸、氢氧化钠主要是作为起防垢作用的原料成分；
咪唑啉和LAS(直链结构的十二烷基苯磺酸钠)为抗油、抗高矿化度的发泡剂。
通过加入改性剂冰乙酸，可将有机胺缓蚀剂改性为水溶性，再以它为引发剂引发马来酸酐、丙烯酸、柠檬酸发生聚合反应，生成一种同时带有冰乙酸改性后的马来酸酐丙烯酸阻垢官能团和带聚胺的缓蚀官能团的缓蚀阻垢剂，再配入具有抗油、抗高矿化度作用的咪唑啉和LAS两种发泡剂；即可使本发明泡沫排水剂同时具有泡沫排水、缓蚀、防垢等功能。
本发明泡沫排水剂可通过包括下述主要步骤的方法制备：
(1)、制备中间体M1：
将所述比例的三乙烯四胺和二乙烯三胺置于反应容器中，开启加热器，边加热边搅拌，当温度达到100～140℃时，加入所述比例的油酸，并不断搅拌，在加完油酸后，在100～140℃恒温反应90～150分钟，待反应完毕后关闭加热器，降温至30～60℃后恒温，在此温度下缓慢滴加冰乙酸，并不断搅拌，待冰乙酸加完后，停止加热，再降温至室温(10～30℃)，即得中间体M1。
(2)、制备中间体M2：
另在反应容器中加入所述比例的水，再加入所述比例的马来酸酐、丙烯酸、柠檬酸，边加热边搅拌，当温度达到40～70℃时，恒温反应30～60分钟，反应过程中需不断搅拌，反应结束后，冷却至室温；再缓慢滴加上述步骤(1)所合成的中间体M1，控制滴加速度，使反应温≤70℃，待中间体M1滴加完后，停止加热，抽真空，在真空状态下，反应250～330分钟得到橙红色共聚物，冷却至室温，再加入氢氧化钠水溶液水解上述橙红色共聚物，得到红棕色澄清液体后，再加入盐酸溶液中和，即得中间体M2。
(3)、制得成品泡沫排水剂：
在上述步骤(2)反应好的中间体M2中加入所述比例的LAS，搅拌使其完全溶解后，再加入所述比例的咪唑啉，再搅拌待咪唑啉完全溶解后，即得所述的泡沫排水剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明泡沫排水剂具有以下几方面的技术优点：
1、药剂的性能方面：
传统的泡沫排水剂、抑盐阻垢剂、缓蚀剂分别为三种不同的药剂，如果要达到泡沫排水、抑盐阻垢、管道防腐三方面的要求，必须得同时加注三种药剂；由于各种药剂间的不配伍，使得各药剂必须分开逐一加注；特别是在加注了阻垢剂、缓蚀剂后，又要进行泡沫排水工艺，在加注泡沫排水剂后，将大量阻垢剂、缓蚀剂带出井筒，使得阻垢剂、缓蚀剂的药效大大降低，达不到阻垢和防腐目的，同时又造成药剂的浪费和对环境的污染；如果不加注泡沫排水又会造成气井被水淹死事故。
本发明泡沫排水剂是集泡沫排水、缓蚀、防垢于一体的产品，同时具有排水、防腐、防垢三种功效；因此，在使用过程中只需加注该产品一种，就可达到传统三种药剂的功效；不会因药剂的不配伍性而影响使用效果，从而达到有效的排水、防垢、防腐效果，药效的使用周期较长，不会造成药剂的浪费。
2、使用成本方面：
传统的防垢、缓蚀、泡沫排水采气工作都是单项逐一进行，各工艺在实施时都要重新投入人员、车辆、药剂、时间，还要考虑各工艺用药差异对后续生产的影响，这些因素对施工的效果、量和质都有很大影响；为了达到很好的使用效果，往往需成倍增加各种药剂的加注量，从而又增大药剂的加注成本。
本发明泡沫排水剂由于自身的性能优点，只需一次施工就可以达到防垢、缓蚀、泡沫排水的功效，不用考虑药剂间的配伍性，也不用额外的增加药剂加注量，既可减少生产环节，提高工作效率，又可降低使用成本。
3、对天然气井的伤害方面：
传统药剂和方法在加注缓蚀剂后，缓蚀剂在井壁内以成膜的方式起缓蚀作用，因此时间长了就很容易在井筒内聚积，造成井筒的堵塞；而本发明泡沫排水剂在缓蚀的同时，还同时具有泡沫排水功能，具有清洁井筒的作用，因此不会在井筒壁内附着，也就不会堵塞井筒。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)； 油酸：20％(200kg)；
冰乙酸：2％(20kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：2％(20kg)； 咪唑啉：10％(100kg)； LAS：5％(50kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：26％(260kg)。
本实施例泡沫排水剂通过包括下述主要步骤的方法制备：
(1)、制备中间体M1：
将50kg三乙烯四胺和100kg二乙烯三胺置于反应容器中，开启加热器，边加热边搅拌，当温度达到100℃时，加入200kg油酸，并不断搅拌，在加完油酸后，在100～110℃恒温反应90分钟，待反应完毕后关闭加热器，降温至30℃后恒温，在此温度下缓慢滴加20kg冰乙酸，并不断搅拌，待冰乙酸加完后，停止加热，再降温至室温10℃，即得中间体M1。
(2)、制备中间体M2：
另在反应容器中加入260kg水，再加入50kg马来酸酐、50kg丙烯酸、20kg柠檬酸，边加热边搅拌，当温度达到40℃时，恒温反应30分钟，反应过程中需不断搅拌，冷却至室温；再缓慢滴加上述步骤(1)所合成的中间体M1，控制滴加速度，使反应温在40～70℃之间，待中间体M1滴加完后，停止加热抽真空，在真空状态下，反应250分钟得到橙红色共聚物，冷却至室温，再加入50kg氢氧化钠水溶液水解上述橙红色共聚物，得到红棕色澄清液体后，再加入50kg盐酸溶液中和，即得中间体M2。
(3)、制得成品泡沫排水剂：
在上述步骤(2)反应好的中间体M2中加入50kgLAS，搅拌使其完全溶解后，再加入100kg咪唑啉，再搅拌待咪唑啉完全溶解后，即得所述的泡沫排水剂。
实施例2
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：7％(70kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：10％(100kg)；
冰乙酸：4％(40kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：4％(40kg)； 咪唑啉：15％(150kg)； LAS：10％(100kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：20％(200kg)。
本实施例泡沫排水剂通过包括下述主要步骤的方法制备：
(1)、制备中间体M1：
将70kg三乙烯四胺和100kg二乙烯三胺置于反应容器中，开启加热器，边加热边搅拌，当温度达到130℃时，加入100kg油酸，使温度保持130～140℃之间，并不断搅拌，在加完油酸后，在130～140℃恒温反应90分钟，待反应完毕后关闭加热器，降温至60℃后恒温，在此温度下缓慢滴加40kg冰乙酸，并不断搅拌，待冰乙酸加完后，停止加热，再降温至室温30℃，即得中间体M1。
(2)、制备中间体M2：
另在反应容器中加入200kg水，再加入50kg马来酸酐、50kg丙烯酸、40kg柠檬酸，边加热边搅拌，当温度达到40℃时，恒温反应60分钟，反应过程中需不断搅拌，冷却至室温；再缓慢滴加上述步骤(1)所合成的中间体M1，控制滴加速度，使反应温在40～70℃之间，待中间体M1滴加完后，停止加热抽真空，在真空状态下，反应330分钟得到橙红色共聚物，冷却至室温，再加入50kg氢氧化钠水溶液水解上述橙红色共聚物，得到红棕色澄清液体后，再加入50kg盐酸溶液中和，即得中间体M2。
(3)、制得成品泡沫排水剂：
在上述步骤(2)反应好的中间体M2中加入100kgLAS，搅拌使其完全溶解后，再加入150kg咪唑啉，再搅拌待咪唑啉完全溶解后，即得所述的泡沫排水剂。
实施例3
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：15％(150kg)；油酸：10％(100kg)；
冰乙酸：3％(30kg)； 马来酸酐：10％(100kg)； 丙烯酸：10％(100kg)；
柠檬酸：5％(50kg)； 咪唑啉：10％(100kg)； LAS：7％(70kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：10％(100kg)；
水：10％(100kg)。
本实施例泡沫排水剂通过包括下述主要步骤的方法制备：
(1)、制备中间体M1：
将50kg三乙烯四胺和150kg二乙烯三胺置于反应容器中，开启加热器，边加热边搅拌，当温度达到110℃时，加入100kg油酸，使温度保持110～140℃之间，并不断搅拌，在加完油酸后，在110～140℃恒温反应120分钟，待反应完毕后关闭加热器，降温至40℃后恒温，在此温度下缓慢滴加30kg冰乙酸，并不断搅拌，待冰乙酸加完后，停止加热，再降温至室温20℃，即得中间体M1。
(2)、制备中间体M2：
另在反应容器中加入100kg水，再加入100kg马来酸酐、100kg丙烯酸、50kg柠檬酸，边加热边搅拌，当温度达到70℃时，恒温反应40分钟，反应过程中需不断搅拌，冷却至室温；再缓慢滴加上述步骤(1)所合成的中间体M1，控制滴加速度，使反应温在40～70℃之间，待中间体M1滴加完后，停止加热抽真空，在真空状态下，反应300分钟得到橙红色共聚物，冷却至室温，再加入100kg氢氧化钠水溶液水解上述橙红色共聚物，得到红棕色澄清液体后，再加入50kg盐酸溶液中和，即得中间体M2。
(3)、制得成品泡沫排水剂：
在上述步骤(2)反应好的中间体M2中加入70kgLAS，搅拌使其完全溶解后，再加入100kg咪唑啉，再搅拌待咪唑啉完全溶解后，即得所述的泡沫排水剂。
实施例4
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：10％(100kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：10％(100kg)；
冰乙酸：2％(20kg)； 马来酸酐：15％(150kg)； 丙烯酸：7％(70kg)；
柠檬酸：7％(70kg)； 咪唑啉：5％(50kg)； LAS：5％(50kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：10％(100kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：14％(140kg)。
本实施例泡沫排水剂通过包括下述主要步骤的方法制备：
(1)、制备中间体M1：
将50kg三乙烯四胺和100kg二乙烯三胺置于反应容器中，开启加热器，边加热边搅拌，当温度达到120℃时，加入200kg油酸，使温度保持120～140℃之间，并不断搅拌，在加完油酸后，在120～140℃恒温反应120分钟，待反应完毕后关闭加热器，降温至50℃后恒温，在此温度下缓慢滴加20kg冰乙酸，并不断搅拌，待冰乙酸加完后，停止加热，再降温至室温20℃，即得中间体M1。
(2)、制备中间体M2：
另在反应容器中加入260kg水，再加入50kg马来酸酐、50kg丙烯酸、20kg柠檬酸，边加热边搅拌，当温度达到60℃时，恒温反应60分钟，反应过程中需不断搅拌，冷却至室温；再缓慢滴加上述步骤(1)所合成的中间体M1，控制滴加速度，使反应温在40～70℃之间，待中间体M1滴加完后，停止加热抽真空，在真空状态下，反应270分钟得到橙红色共聚物，冷却至室温，再加入50kg氢氧化钠水溶液水解上述橙红色共聚物，得到红棕色澄清液体后，再加入50kg盐酸溶液中和，即得中间体M2。
(3)、制得成品泡沫排水剂：
在上述步骤(2)反应好的中间体M2中加入50kgLAS，搅拌使其完全溶解后，再加入100kg咪唑啉，再搅拌待咪唑啉完全溶解后，即得所述的泡沫排水剂。
实施例5
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：6％(60kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：30％(300kg)；
冰乙酸：2％(20kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：3％(30kg)； 咪唑啉：5％(50kg)； LAS：9％(90kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：7％(70kg)；
水：10％(100kg)。
实施例6
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：10％(100kg)；
冰乙酸：2％(20kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：2％(20kg)； 咪唑啉：5％(50kg)； LAS：14％(140kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：7％(70kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：30％(300kg)。
实施例7
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：13％(130kg)；
冰乙酸：10％(10kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：2％(20kg)； 咪唑啉：20％(200kg)； LAS：5％(50kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：15％(150kg)。
实施例8
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：20％(200kg)；油酸：16％(160kg)；
冰乙酸：2％(20kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：2％(20kg)； 咪唑啉：5％(50kg)； LAS：20％(20kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：10％(100kg)。
实施例9
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：16％(160kg)；
冰乙酸：2％(20kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：2％(20kg)； 咪唑啉：30％(300kg)； LAS：5％(50kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：10％(100kg)。
实施例10
本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：
三乙烯四胺：5％(50kg)；二乙烯三胺：10％(100kg)；油酸：15％(150kg)；
冰乙酸：3％(30kg)； 马来酸酐：5％(50kg)； 丙烯酸：5％(50kg)；
柠檬酸：2％(20kg)； 咪唑啉：5％(50kg)； LAS：30％(300kg)；
质量百分比浓度20％的盐酸水溶液：5％(50kg)；
质量百分比浓度30％的氢氧化钠水溶液：5％(50kg)；
水：10％(100kg)。
上述实施例5～10的泡沫排水剂均采用与实施例4中相同的制备方法制得。
Claims (2)
1.一种泡沫排水剂，由下述重量百分比含量的原料组分：
三乙烯四胺：5～10%； 二乙烯三胺：10～20%； 油酸：10～30%；
冰乙酸：2～10%； 马来酸酐：5～15%； 丙烯酸：5～10%；
柠檬酸：2～7%； 咪唑啉：5～30%； LAS：5～30%；
质量百分比浓度20%的盐酸水溶液：5～10%；
质量百分比浓度30%的氢氧化钠水溶液：5～10%；
水：10～30%；
上述各组分之和为100%；
按照包括下述主要步骤的方法制成：
（1）、制备中间体M1：
将所述比例的三乙烯四胺和二乙烯三胺置于反应容器中，开启加热器，边加热边搅拌，当温度达到100～140℃时，加入所述比例的油酸，并不断搅拌，在加完油酸后，在100～140℃恒温反应90～150分钟，待反应完毕后关闭加热器，降温至30～60℃后恒温，在此温度下缓慢滴加冰乙酸，并不断搅拌，待冰乙酸加完后，停止加热，再降温至室温，即得中间体M1；
（2）、制备中间体M2：
另在反应容器中加入所述比例的水，再加入所述比例的马来酸酐、丙烯酸、柠檬酸，边加热边搅拌，当温度达到40～70℃时，恒温反应30～60分钟，反应过程中需不断搅拌，反应结束后，冷却至室温；再缓慢滴加上述步骤（1）所合成的中间体M1，控制滴加速度，使反应温≤70℃，待中间体M1滴加完后，停止加热，抽真空，在真空状态下，反应250～330分钟得到橙红色共聚物，冷却至室温，再加入氢氧化钠水溶液水解上述橙红色共聚物，得到红棕色澄清液体后，再加入盐酸溶液中和，即得中间体M2；
（3）、制得成品泡沫排水剂：
在上述步骤（2）反应好的中间体M2中加入所述比例的LAS，搅拌使其完全溶解后，再加入所述比例的咪唑啉，再搅拌待咪唑啉完全溶解后，即得所述的泡沫排水剂。
2.根据权利要求1所述的泡沫排水剂，其特征在于：所述的各原料组分的重量百分含量如下：
三乙烯四胺：6～10%； 二乙烯三胺：10～15%； 油酸：15～20%；
冰乙酸：3～5%； 马来酸酐：5～15%； 丙烯酸：5～7%；
柠檬酸：3～5%； 咪唑啉：10～20%； LAS：10～20%；
质量百分比浓度20%的盐酸水溶液：5～7%；
质量百分比浓度30%的氢氧化钠水溶液：5～7%；
水：15～20%；
上述各组分之和为100%。
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