CN102516958A - 一种用于油品的高温油基泡沫剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于油品的高温油基泡沫剂，其制备方法为：称取一定量的油基发泡剂，加热到45～65℃，然后在高速搅拌状态下，缓慢加入油基稳泡剂，降温到室温，得到目的产物——高温油基泡沫剂。本发明选择传统表面活性剂，通过加入油溶性聚合物，得到发泡力强、泡沫稳定性好的高温油基泡沫剂，该泡沫剂具有制造成本低，易于大规模使用的特点。

Description

一种用于油品的高温油基泡沫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种用于油品中的高温油基泡沫剂及其制备方法。
背景技术
在低压、低渗透、易漏失和井壁不稳定的油气储层钻探，常用的钻井液是低密度水基泡沫。尽管水基泡沫钻井液在控制滤失、降低压差卡钻、防漏堵漏方面应用已十分广泛，但仍然不能有效解决钻进水敏地层时的储层损害问题，现在国外已经开始尝试使用油基泡沫流体，尽管已经取得一些进展，但总体上仍存在着油品发泡效率低、油基泡沫体系不稳定、抗温性能较差、抗污染能力弱等问题，究其主要原因在于缺乏可用于油品的抗高温高效油基泡沫剂。
在油品中发泡的前提是加入的泡沫剂能够有效降低油品的表面张力。由于油品的表面张力比较低，而大多数碳-氢基的表面活性剂降低表面张力的能力有限，不能在油中形成良好的泡沫，所以在油品中的发泡剂一般使用非碳-氢基的表面活性剂，如含氟表面活性剂、有机硅表面活性剂。但是，含氟表面活性剂存在价格昂贵的缺点，一般只能用于特殊的场合，大规模使用存在使用成本过高的问题；而有机硅表面活性剂的价格也比较高，而且这类表面活性剂的稳定性比较差，使用也受到限制。
发明内容
本发明主要目的是解决上述问题，提供一种用于油品中的高温油基泡沫剂及其制备方法。该抗高温油基泡沫剂本身抗温能力强，加入油品中，在搅拌状态下使油品很容易发泡，并且生成的泡沫稳定性较高，经过高温作用后仍然具有较高的发泡和稳泡能力。该泡沫剂生产工艺简单，成本较低，可以在油田大规模推广使用。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种用于油品的高温油基泡沫剂的制备方法，包括以下步骤：
称取一定量的油基发泡剂，加热到45～65℃，然后在高速搅拌情况下，缓慢加入油基稳泡剂，降温到室温，得到目的产物——高温油基泡沫剂；
油基发泡剂为烷基磺酸RSO3H，其中R为C18-24的烷基或者烯基，可以采用SO3气体连续磺化的工艺制造，也可以利用液相间歇的方法制造；
油基稳泡剂为多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn[CON(C2H4OH)2]x或多元脂肪酸烷醇酰胺醚CmHn[CON(C2H4OH)y]x，其中m＝36～54，n＝24～140，x＝2～3，y＝4～12。
所述的制备方法，所述油基稳泡剂的制备方法包括以下步骤1至2或者步骤1至步骤3：
1)用多元脂肪酸在酸催化剂的作用下，与甲醇反应，得到多元脂肪酸甲酯；所述催化剂可以采用各种酸性催化剂，可以为反应条件下的液体酸，也可以是固体酸，可以是无机酸或者有机酸，包括硫酸、草酸、苯磺酸，也可以是超强酸。催化剂加入量0.2％～0.8％(以脂肪酸量依据)，反应温度为80～100℃，反应摩尔比(甲醇/脂肪酸)为3～8，反应时间1～3h。
2)多元脂肪酸甲酯与二乙醇胺反应，得到多元脂肪酸烷醇酰胺；所述催化剂可以采用各种碱性催化剂，包括均相催化剂和非均相催化剂，包括氢氧化钠、氢氧化钾等。催化剂加入量0.2％～1.0％(以脂肪酸甲酯量依据)，反应温度为80～120℃，反应摩尔比1.05～1.10(二乙醇胺/脂肪酸甲酯)。稀释剂可以采用各种有机溶剂，包括各种烷基苯(如甲苯、二甲苯)和各种油品(如柴油、石蜡等)。
3)在催化剂作用下，通过多元脂肪酸烷醇酰胺与环氧乙烷反应得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚；所述催化剂可以为碱性催化剂，也可以利用前一步反应中残余的碱作催化剂，反应温度为60～180℃，反应摩尔比(环氧乙烷/多元脂肪酸烷醇酰胺)为2～4。
本发明选择传统表面活性剂，通过加入油溶性聚合物，得到发泡力强、泡沫稳定性好的高温油基泡沫剂，该泡沫剂具有制造成本低，易于大规模使用的特点。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1：
油基稳泡剂的制备步骤(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CmHn[CON(C2H4OH)y]x都可以作为稳泡剂使用，其中多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn[CON(C2H4OH)2]x是通过2步反应制造；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)2]x为原料制造，所以需要3步反应)，具体包括：
1)在500mL的玻璃反应器中依次加入二元酸200g(M＝260)、无水甲醇80g、浓硫酸1g，在搅拌条件下缓慢升温到85～90℃，恒温0.5h，然后向反应器中补加无水甲醇70g，恒温1h，升温到100℃，恒温20min，降温到50℃，出料。把反应产物用水洗至pH值到中性，得到多元脂肪酸甲酯；
2)将1)制得的多元脂肪酸甲酯100g加入前述反应器，真空脱水，然后加入柴油100g，二乙醇胺38g，NaOH 0.8g，升温到120℃，反应4h，降温出料，得到多元脂肪酸烷醇酰胺(两步反应制备油基稳泡剂)；
3)将2)中制得的多元脂肪酸烷醇酰胺加入高压反应器，160℃通入环氧乙烷，得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚(三步反应制备油基稳泡剂)。
实施例2：
将月桂基磺酸200g加热到45℃，在搅拌条件下，把实施例1合成的多元脂肪酸烷醇酰胺100g缓慢加入，降温至室温，得到产物——高温油基泡沫剂。
实施例3：
将烷基苯基磺酸270g，加热到50℃，在搅拌条件下，把实施例1合成的多元脂肪酸烷醇酰胺140g缓慢加入，降温至室温，得到产物——高温油基泡沫剂。
实施例4：
将十八烷基磺酸250g，加热到65℃，在搅拌条件下，把实施例1合成的多元脂肪酸烷醇酰胺醚200g缓慢加入，降温至室温，得到产物——高温油基泡沫剂。
评价方法与测试结果：把上述泡沫剂按照一定比例加入柴油或其它油品中(一般为油品质量的1％～3％)，搅拌溶解，配制油基泡沫基液。然后装入滚子加热炉老化釜中，在160℃温度条件下高温动态老化16h，取出冷却至室温。取老化前后的油基泡沫基液各100mL加入搅拌杯中，以12000r/min转速高速搅拌1min，然后将泡沫倒入量筒中，以生成的泡沫体积表示发泡能力，以析出50mL液体所用的时间(即泡沫半衰期)，表示泡沫的稳定性。测试结果如表1所示。
表1
Figure BSA00000632194900041
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于油品的高温油基泡沫剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
称取一定量的油基发泡剂，加热到45～65℃，然后在高速搅拌情况下，缓慢加入油基稳泡剂，降温到室温，得到目的产物——高温油基泡沫剂；
油基发泡剂为烷基磺酸RSO3H，其中R为C18-24的烷基或者烯基，可以采用SO3气体连续磺化的工艺制造，也可以利用液相间歇的方法制造；
油基稳泡剂为多元脂肪酸烷醇酰胺CmHn[CON(C2H4OH)2]x或多元脂肪酸烷醇酰胺醚CmHn[CON(C2H4OH)y]x，其中m＝36～54，n＝24～140，x＝2～3，y＝4～12。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油基稳泡剂的制备方法包括以下步骤1至2或者步骤1至步骤3：
1)用多元脂肪酸在酸催化剂的作用下，与甲醇反应，得到多元脂肪酸甲酯；所述催化剂加入量为多元脂肪酸质量的0.2％～0.8％，反应温度为80～100℃，甲醇与脂肪酸的反应摩尔比为3～8，反应时间1～3h；
2)多元脂肪酸甲酯与二乙醇胺反应，得到多元脂肪酸烷醇酰胺；所述催化剂加入量多元脂肪酸甲酯质量的0.2％～1.0％，反应温度为80～120℃，二乙醇胺与脂肪酸甲酯的反应摩尔比为1.05～1.10；
3)在催化剂作用下，通过多元脂肪酸烷醇酰胺与环氧乙烷反应得到多元脂肪酸烷醇酰胺醚；所述催化剂可以为碱性催化剂，也可以利用前一步反应中残余的碱作催化剂，反应温度为60～180℃，环氧乙烷与多元脂肪酸烷醇酰胺的反应摩尔比为2～4。
3.根据权利要求1至2任一所述的方法制得的高温油基泡沫剂。
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