CN105541643B - 一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法 - Google Patents

一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105541643B
CN105541643B CN201610022041.XA CN201610022041A CN105541643B CN 105541643 B CN105541643 B CN 105541643B CN 201610022041 A CN201610022041 A CN 201610022041A CN 105541643 B CN105541643 B CN 105541643B
Authority
CN
China
Prior art keywords
amine
dodecyl
diethanol amine
tertiary amine
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610022041.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105541643A (zh
Inventor
蒲晓林
都伟超
孙金声
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201610022041.XA priority Critical patent/CN105541643B/zh
Publication of CN105541643A publication Critical patent/CN105541643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105541643B publication Critical patent/CN105541643B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C213/00—Preparation of compounds containing amino and hydroxy, amino and etherified hydroxy or amino and esterified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C213/04—Preparation of compounds containing amino and hydroxy, amino and etherified hydroxy or amino and esterified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton by reaction of ammonia or amines with olefin oxides or halohydrins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C09K8/035—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/12—Swell inhibition, i.e. using additives to drilling or well treatment fluids for inhibiting clay or shale swelling or disintegrating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法，所述可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂为十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵，其合成路线如下：溴代十二烷与二乙醇胺反应得到叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯反应得到目标产物。本发明抑制剂热稳定性能较好，在淡水基浆中抑制效果好；易溶于水，可直接用于水基钻井液中；可作为有机合成的单体和其它不饱和化合物发生聚合生成水溶性的阳离子聚合物；且制备原料便宜易得，反应条件温和，能有效防止页岩水化分散、易于控制，可用于工业化大规模生产。

Description

一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机化合物的制备方法，特别是一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法。
背景技术
页岩水化带来的井壁不稳定问题是钻井工程中遇到的一个世界性的技术难题，在钻遇页岩气地层时通常采用抑制性强的油基钻井液和合成基钻井液。受制于环境保护压力和成本问题，二者的使用仍受到一定限制。因此成本低、环保接受性强的页岩抑制剂开发具有重要的研究意义和应用价值。
从油田现场应用实践来看，含有大量羟基的抑制剂和胺(铵)类页岩抑制剂具有良好的页岩抑制效果已毋容置疑。加之国外胺基(聚醚胺)钻井液在钻探页岩气过程中的成功应用，已经表明具有大量羟基和季铵盐离子的胺类抑制剂应具备较好的页岩抑制效果。以往胺类抑制剂有四甲基氯化铵，二甲基二烯丙基氯化铵，氯化2-羟乙基三甲铵，甲基三羟乙基氯化铵等。但他们均存在气味大，易降解，作用效果不明显等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法，所述可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂为十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵，其合成路线如下：
溴代十二烷与二乙醇胺反应得到叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯反应得到目标产物十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
进一步地，所述十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵的制备方法包括以下步骤：
S1.叔胺中间体十二烷基二乙醇胺的生成：二乙醇胺用醇溶解后，在通氮气的环境下升温至75～80℃，滴加溴代十二烷回流反应45～48h，纯化得到叔胺中间体十二烷基二乙醇胺；
S2.目标产物的生成：叔胺中间体十二烷基二乙醇胺用醇溶解后，在通氮气的环境下滴加溴丙烯，室温回流反应22～24h，纯化后得到目标产物。
进一步地，所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或正丁醇中的任意一种。
进一步地，步骤S1中所述的溴代十二烷与二乙醇胺的摩尔质量比为1:1～3。
进一步地，步骤S1中所述纯化的具体操作为：待反应结束后，在反应溶液中加入无水碳酸钠，继续反应4.5～5.5h，加热蒸出醇，粗产物中加入去离子水和乙醚进行萃取，乙醚层用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏得叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺与无水碳酸钠的摩尔质量比为1:0.8～1.2，去离子水和无水乙醚的体积比为1:1.2～1.8。
进一步地，步骤S2中所述的叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯的摩尔质量比1:1.3～1.8。
进一步地，步骤S2中所述纯化的具体操作为：待反应结束后，将反应液采用乙酸乙酯和无水乙醇的混合液进行重结晶，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为1:2～3，加热重结晶产物溶液，静置、抽滤后在70～78℃的温度下进行真空干燥，得十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
本发明的抑制剂由二乙醇胺、溴代十二烷和溴丙烯通过两步亲核反应制备而成；两步均以无水醇为反应溶剂，在加热条件下回流反应一段时间而获得。所获得的可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂为粗产品，通过无水乙醇-乙酸乙酯混合溶剂重结晶几次后，抽滤得针状或片状白色晶体，真空干燥后即可得高产率的可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂；
本发明的抑制剂在使用时以配置钻井液体系中水的质量为基准，水化抑制剂的加量为1.7％～2.3％，本发明的抑制剂在叔胺中间体中引入可聚合的双键来拓展其应用范围，通过羟基、季铵盐的协同吸附作用和页岩晶层间的水争夺粘土表面的活性中心，排斥出晶层间水从而起到良好的抑制效果。
本发明具有以下优点：
(1)本发明抑制剂的制备原料便宜易得，反应条件温和，易于控制，可用于工业化大规模生产；
(2)本发明的抑制剂含季铵盐离子和大量羟基，其具有吸附粘土颗粒，有效防止页岩水化分散的功能；
(3)采用本发明方法制备的抑制剂热稳定性能较好，在淡水基浆中抑制效果好；
(4)本发明的抑制剂易溶于水，可直接用于水基钻井液中；
(5)本发明的抑制剂体积较小，空间位阻小，同时含有不饱和双键，可作为有机合成的单体和其它不饱和化合物发生聚合生成水溶性的阳离子聚合物，从而可拓宽其应用范围。
附图说明
图1为本发明抑制剂(DHAAC)、膨润土、插层后膨润土的红外谱图；其中，a是蒙脱土(Na-MMT)、b是DHAAC、c是0.5％DHAAC和Na-MMT；d是0.7％DHAAC和Na-MMT；e是1.0％DHAAC和Na-MMT；
图2为本发明抑制剂DHAAC的核磁谱图(1H NMR)；
图3为湿态膨润土、TAAC、KCl、Choline chlodide和本发明抑制剂处理过的湿态膨润土XRD对比图；
图4为基浆、DHAAC、TBA、K2SiO3、TAAC、KCl、Choline chlodide处理过的基浆粒度对比图；其中，(a)是粒径0～50μm范围内的曲线；(b)是整个粒径范围内的曲线；
图5为本发明抑制剂DHAAC、TBA、K2SiO3、TAAC、KCl、Choline chlodide的线性膨胀实验对比图；
图6为本发明抑制剂DHAAC、TBA、TAAC、KCl、Choline chlodide处理过的热重分析对比图；
图7为本发明抑制剂的作用机理分析图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法，其特征在于，所述可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂为十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵，其合成路线如下：
溴代十二烷与二乙醇胺反应得到叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯反应得到目标产物十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
实施例1：十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵的制备方法包括以下步骤：
S1.叔胺中间体十二烷基二乙醇胺的生成：二乙醇胺用甲醇溶解后，在通氮气的环境下升温至75℃，滴加溴代十二烷回流反应45h，所述的溴代十二烷与二乙醇胺的摩尔质量比为1:1，待反应结束后，在反应溶液中加入无水碳酸钠，继续反应4.5h，加热蒸出醇，粗产物中加入去离子水和无水乙醚进行萃取，乙醚层用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏得叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺与无水碳酸钠的摩尔质量比为1:0.8，去离子水和无水乙醚的体积比为1:1.2；
S2.目标产物的生成：叔胺中间体十二烷基二乙醇胺用甲醇溶解后，在通氮气的环境下滴加溴丙烯，所述的叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯的摩尔质量比1:1.3，室温回流反应22h，待反应结束后，将反应液采用乙酸乙酯和无水乙醇的混合液进行重结晶，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为1:2，加热重结晶产物溶液，静置、抽滤后在70℃的温度下进行真空干燥，得十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
实施例2：十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵的制备方法包括以下步骤：
S1.叔胺中间体十二烷基二乙醇胺的生成：二乙醇胺用乙醇溶解后，在通氮气的环境下升温至80℃，滴加溴代十二烷回流反应48h，所述的溴代十二烷与二乙醇胺的摩尔质量比为1:3，待反应结束后，在反应溶液中加入无水碳酸钠，继续反应5.5h，加热蒸出醇，粗产物中加入去离子水和无水乙醚进行萃取，乙醚层用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏得叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺与无水碳酸钠的摩尔质量比为1:1.2，去离子水和无水乙醚的体积比为1:1.8；
S2.目标产物的生成：叔胺中间体十二烷基二乙醇胺用乙醇溶解后，在通氮气的环境下滴加溴丙烯，所述的叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯的摩尔质量比1:1.8，室温回流反应24h，待反应结束后，将反应液采用乙酸乙酯和无水乙醇的混合液进行重结晶，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为1:3，加热重结晶产物溶液，静置、抽滤后在78℃的温度下进行真空干燥，得十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
实施例3：十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵的制备方法包括以下步骤：
S1.叔胺中间体十二烷基二乙醇胺的生成：二乙醇胺用异丙醇溶解后，在通氮气的环境下升温至76℃，滴加溴代十二烷回流反应46h，所述的溴代十二烷与二乙醇胺的摩尔质量比为1:1.8，待反应结束后，在反应溶液中加入无水碳酸钠，继续反应5h，加热蒸出醇，粗产物中加入去离子水和无水乙醚进行萃取，乙醚层用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏得叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺与无水碳酸钠的摩尔质量比为1:1，去离子水和无水乙醚的体积比为1:1.4；
S2.目标产物的生成：叔胺中间体十二烷基二乙醇胺用异丙醇溶解后，在通氮气的环境下滴加溴丙烯，所述的叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯的摩尔质量比1:1.5，室温回流反应23h，待反应结束后，将反应液采用乙酸乙酯和无水乙醇的混合液进行重结晶，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为1:2.4，加热重结晶产物溶液，静置、抽滤后在73℃的温度下进行真空干燥，得十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
实施例4：十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵的制备方法包括以下步骤：
S1.叔胺中间体十二烷基二乙醇胺的生成：二乙醇胺用正丁醇中溶解后，在通氮气的环境下升温至79℃，滴加溴代十二烷回流反应47h，所述的溴代十二烷与二乙醇胺的摩尔质量比为1:2.5，待反应结束后，在反应溶液中加入无水碳酸钠，继续反应5.2h，加热蒸出醇，粗产物中加入去离子水和无水乙醚进行萃取，乙醚层用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏得叔胺中间体十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺与无水碳酸钠的摩尔质量比为1:1.1，去离子水和无水乙醚的体积比为1:1.7；
S2.目标产物的生成：叔胺中间体十二烷基二乙醇胺用正丁醇溶解后，在通氮气的环境下滴加溴丙烯，所述的叔胺中间体十二烷基二乙醇胺与溴丙烯的摩尔质量比1:1.7，室温回流反应23.5h，待反应结束后，将反应液采用乙酸乙酯和无水乙醇的混合液进行重结晶，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为1:2.8，加热重结晶产物溶液，静置、抽滤后在76℃的温度下进行真空干燥，得十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
以下通过实验说明本发明的有益效果：
1.制备抑制剂DHAAC
(1)叔胺中间体十二烷基二乙醇胺(DAD)的合成
取二乙醇胺0.1mol于三口瓶中加入70mL无水乙醇溶解，通氮30分钟后升温至75℃，滴加0.1mol溴代十二烷并回流反应46个小时。在产物中加入等摩尔的碳酸钠后，继续反应5个小时。蒸出乙醇后，在粗产物中加入50mL去离子水和80mL乙醚，多次萃取后，乙醚层用无水硫酸镁干燥，过滤掉固体无水硫酸镁后，蒸掉乙醚，减压中蒸馏出二乙醇胺后得无色粘稠状叔胺中间体DAD；
(2)可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂(DHAAC)的合成
取叔胺中间体0.1mol于三口瓶中加80mL无水乙醇溶解。通氮30分钟后滴加0.15mol溴丙烯并回流反应23个小时。反应结束后，将产物用乙酸乙酯和无水乙醇混合溶液重结晶，无水乙醇和乙酸乙酯体积比为2.5:7.5，加热使产物溶液澄清并停止加热，静置、抽滤得白色针状或片状固体，真空干燥箱内75℃烘干即可得纯净产品。
2.红外分析
取1中重结晶的抑制剂，用乙醇小心淋洗2-3次后在真空干燥箱内75℃烘干，经不同浓度抑制剂DHAAC处理过的钠基膨润土Na-MMT离心后真空抽滤抽干，抽干过程中样品用无水乙醇和乙酸乙酯混合溶液小心反复淋洗4-5次，置于真空干燥箱内60℃×24h后过100目筛并密闭保存。全部样品KBr压片，采用Prestige-21型红外光谱仪进行红外表征。红外吸收光谱图如图1所示。
从图1中可以看到，Na-MMT中100cm-1的吸收峰对应于四面体中Si-O键的伸缩振动吸收峰；3615cm-1和1637cm-1处对应于层间吸附水和Si-OH中-OH的不对称伸缩振动吸收峰；773cm-1为八面体中Mg(Li)-(OH)的伸缩振动吸收峰；所有的吸收峰都展现出了钠蒙脱土的所有特征吸收峰。
对于纯的DHAAC，3266cm-1,1648cm-1,1440cm-1,1075cm-1处的吸收峰分别对应于-OH弯曲振动吸收峰，-C＝C-H不对称吸收峰，CH2中C-H键伸缩振动吸收峰，C-N键的振动吸收峰；2930cm-1和2856cm-1处的吸收峰则对应于-CH3的伸缩振动和弯曲振动吸收峰，红外图谱初步表明不饱和有机胺页岩抑制剂已经成功合成。
对比经不同量的抑制剂作用后的Na-MMT的红外谱图，Na-MMT含有DHAAC和Na-MMT的所有特征吸收峰。其中，2930cm-1,2856cm-1,1440cm-1和1075cm-1等归属于抑制剂的特征吸收峰随着抑制剂加量的增大而增强，表明抑制剂成功的插入到了膨润土当中且膨润土的基本骨架没有被破坏。插层后，膨润土中水分子的弯曲震动吸收峰(1637cm-1)变弱，表明抑制剂子能和膨润土表面的氧原子发生氢键作用并排挤掉蒙脱土中部分层间水。
以上结果均表明，DHAAC插层到膨润土中后，二者的相互作用使得膨润土吸收峰的强度和位置都发生了变化。由于含有强吸附性基团羟基和季铵根基团，并含有憎水长碳链，该抑制剂的协同吸附作用力强于晶层间自由水与膨润土之间的氢键力，从而有利于该抑制剂排挤膨润土晶层间水分子，拉近晶层间距，从而起到良好的抑制效果。
3.终产物的核磁图谱(1H NMR)
经过1中重结晶和充分提纯干燥后的终产物DHAAC做核磁表征，如图2所示，核磁数据如下：1H NMR(400MHz,DMSO)δ5.99～6.31(m,1H),5.41(s,2H),5.12(s,2H),3.62(m,1H),3.83(t,2H),3.33(t,J＝5.8Hz,4H),3.02(t,J＝6.4Hz,4H),1.45(t,2H),1.06(t,2H),0.85～0.92(s,20H),0.58(t,J＝6.8Hz,3H)。从核磁来看，表征数据和理论核磁数据一致，可知目标分子DHAAC已经成功合成。
4.XRD分析
在稀释的2％基浆中加入2％的抑制剂TAAC、KCl、Choline chlodide和1％的DHAAC，搅拌2小时后再高速搅拌30min，离心、洗涤、抽滤后湿样直接做晶层间距分析。结果如图3所示：膨润土的晶层间距为1.94nm，经2％KCl，2％TAAC和2％氯化-2-羟乙基三甲铵处理过的蒙脱土的晶层间距分别为1.87nm，1.46nm和1.57nm。表明无机盐和小分子胺类抑制剂已经发挥了很大的抑制作用。当加入1％的DHAAC时，晶层间距已经缩小为1.37nm。表明新型抑制剂已经成功的镶嵌在膨润土的晶层间并拉近晶层间距，可知DHAAC有效的抑制着膨润土晶格膨胀。由于DHAAC含有能与与膨润土表面形成氢键和范德华引力的正离子和羟基基团，此协同作用力远远大于水与膨润土的氢键作用力。因此，DHAAC可以排掉膨润土晶层间的水、拉近晶层间距，从而达到良好的页岩抑制效果。
5.粒度分布实验
取浓度为1％的不同类型的抑制剂DHAAC、TBA、K2SiO3、TAAC、KCl、Cholinechlodide于350mL 4％Na-MMT基浆中，充分搅拌水化，养护24h后测试抑制剂对膨润土粒径的影响。结果如图4所示：在4％的膨润土基浆中加入不同的抑制剂测试泥浆的粒度分布，泥浆的粒度微分分布如图4所示：不加抑制剂的基浆的粒度中径为8.05068(μm)，平均粒径为21.80842(μm)；通过加入不同的抑制剂，泥浆的中径明显变大，平均粒径明显升高。抑制剂通过压缩扩散双电层的方式增加晶层间范德华力，从而使基浆的粒径变大。
6.线性膨胀实验
取10±0.01g在105±℃烘干4h并冷却至室温的100目页岩粉末装于测桶中。在压力机上以10MPa压力压5min后，用游标卡尺测量样心的原始厚度。在线性膨胀仪上测线性膨胀率，记录不同时刻的读数。实验数据如图5所示：所有待测样品在测量前两个小时内的膨胀高度均有大幅度的增加，然后慢慢上升，或者是趋于不变。但是1.0％新型抑制剂和5#号白油中的膨润土的膨胀高度却没有较大的变化。在各个测量段内，DHAAC中蒙脱土的膨胀高度要远远的低于1.0％TBA,1.0％K2SiO3和1.0％氯化-2-羟乙基三甲铵溶液中的高度。表明新型页岩抑制剂起到了良好的抑制效果。由于在新型抑制剂中含有大量的羟基，季铵根基团和疏水长链。新型页岩抑制剂可以有效的吸附于粘土表面，从而起到良好的抑制效果。
7.Na-MMT及Na-MMT/抑制剂TGA分析
利用热重分析可以来研究蒙脱土和用抑制剂处理过的蒙脱土的热性质。实验数据如图6所示，由于蒙脱土中的钠离子水化，蒙脱土会带有部分水。Na-MMT在25-400℃之间存在着一个较大坡度的失重，这个热失重就是对应于晶层间的吸附水的热分解。经抑制剂处理过的蒙脱土的热分解过程大致可分为三个阶段。25-100℃之间有一个相对较弱的质量降低，表明经抑制剂作用过的蒙脱土中的水分已经有所减少。第二个失水阶段存在于100-375℃之间，对应于蒙脱土之间抑制剂的分解。从图6中我们可以看到，TBA在新型抑制剂和氯化-2-羟乙基三甲铵分解之间已经分解，而新型抑制剂和氯化-2-羟乙基三甲铵基本上在同一个温度段内发生了热分解。第三个分解温度处于375-550℃之间，对应的是钠蒙脱土间不同结构季铵盐的分解和脱羟化现象的发生。
8.作用机理分析图
通过对抑制剂的抑制性能评价研究，得出了其抑制机理，如图7所示：1，DHAAC上含有大量的吸附性基团羟基和季铵根基团，羟基可以和蒙脱土表面裸露的-OH形成氢键，从而发生吸附；2，由于晶格取代的发生，蒙脱土表明带有负电荷，DHAAC中的季铵根基团可以发生亲电吸附，从而牢固的吸附于蒙脱土的内外表面。3，DHAAC上带有长链疏水基团，当DHAAC吸附于蒙脱土表面后，疏水长链就会伸向水溶液中，排斥水靠近晶层，压缩扩散双电层，从而起到良好抑制效果。

Claims (4)

1.一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法，其特征在于，所述可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂为正十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵，其合成路线如下：
溴代正十二烷与二乙醇胺反应得到叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺，叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺与3-溴丙烯反应得到目标产物正十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵；
所述正十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵的制备方法包括以下步骤：S1.叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺的合成：二乙醇胺用醇溶解后，在通氮气的环境下升温至75～80℃，滴加溴代正十二烷回流反应45～48h，纯化得到叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺；S2.目标产物的生成：叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺用醇溶解后，在通氮气的环境下滴加3-溴丙烯，室温回流反应22～24h，纯化后得到目标产物；
步骤S1中所述纯化的具体操作为：待反应结束后，在反应溶液中加入无水碳酸钠，继续反应4.5～5.5h，加热蒸出醇，粗产物中加入去离子水和无水乙醚进行萃取，乙醚层用无水硫酸镁干燥、减压蒸馏得叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺与无水碳酸钠的摩尔比为1:0.8～1.2，去离子水和无水乙醚的体积比为1:1.2～1.8；
步骤S2中所述纯化的具体操作为：待反应结束后，将反应混合物采用乙酸乙酯和无水乙醇的混合溶液进行重结晶，所述无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为1:2～3，加热重结晶产物混合溶液，静置、抽滤后在70～78℃的温度下进行真空干燥，得正十二烷基二羟乙基烯丙基溴化铵。
2.根据权利要求1所述的一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法，其特征在于，所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或正丁醇中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的溴代正十二烷与二乙醇胺的摩尔比为1:1～3。
4.根据权利要求1所述的一种可聚合有机胺阳离子页岩水化抑制剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的叔胺中间体正十二烷基二乙醇胺与3-溴丙烯的摩尔比1:1.3～1.8。
CN201610022041.XA 2016-01-13 2016-01-13 一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法 Expired - Fee Related CN105541643B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610022041.XA CN105541643B (zh) 2016-01-13 2016-01-13 一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610022041.XA CN105541643B (zh) 2016-01-13 2016-01-13 一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105541643A CN105541643A (zh) 2016-05-04
CN105541643B true CN105541643B (zh) 2018-01-23

Family

ID=55821261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610022041.XA Expired - Fee Related CN105541643B (zh) 2016-01-13 2016-01-13 一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105541643B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107505432A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 西南石油大学 一种定量测定页岩插层剂抑制黏土表面水化能力的评价方法
CN108070364A (zh) * 2017-12-08 2018-05-25 成都劳恩普斯科技有限公司 一种水基钻井液用强效页岩抑制剂水剂、粉剂及其制备方法，以及抑制剂
CN108587582B (zh) * 2018-06-07 2020-12-08 西安石油大学 一种微乳液页岩抑制剂及其制备方法
CN108623482A (zh) * 2018-06-19 2018-10-09 西安石油大学 阳离子粘土防膨剂二甲基十二烷基烯丙基氯化铵的合成
CN109761823B (zh) * 2019-02-12 2021-08-31 西南石油大学 一种低分子量支化季铵盐制成的页岩插层抑制剂
CN109837073B (zh) * 2019-03-21 2021-01-19 西安石油大学 一种页岩气水平井钻井用页岩封堵抑制剂及其制备方法
CN110590989B (zh) * 2019-07-30 2022-02-18 石家庄市华荣泥浆材料有限公司 环保型耐高温页岩抑制剂组合物及环保型耐高温页岩抑制剂

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4434076A (en) * 1981-10-19 1984-02-28 Nl Industries, Inc. Clay cation complexes and their use to increase viscosity of liquid organic systems
CN1140742A (zh) * 1996-03-31 1997-01-22 温固 抑制地层粘土水化膨胀的新型处理剂
CN1240807C (zh) * 2004-01-12 2006-02-08 高芒来 单分子季铵盐化合物作为粘土稳定、防膨和解堵增注剂的用途
CN101585775B (zh) * 2009-05-11 2013-11-27 中国海洋石油总公司 粘土稳定剂及其制备方法与应用
CN103044654B (zh) * 2012-12-13 2015-06-03 华南理工大学 含长烷基支链聚氨酯弹性体及其制备方法与应用
CN105176504B (zh) * 2015-09-25 2016-10-05 西南石油大学 一种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105541643A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105541643B (zh) 一种可聚合有机胺阳离子水化页岩抑制剂的制备方法
CN102911194B (zh) 纳米稀土羧酸配位聚合物的制备方法和应用
CN105176504B (zh) 一种多羟基有机胺水基钻井液页岩抑制剂及其制备方法
CN106281263B (zh) 一种超低分子量插层抑制剂及其制备方法
CN105664880A (zh) 氧化石墨烯/硼酸基金属有机框架/聚氨酯材料的制备方法
CN106699952A (zh) 一种苯硼酸基型的磁性印迹聚合物的制备方法
CN108587582B (zh) 一种微乳液页岩抑制剂及其制备方法
CN103374024B (zh) 芳基硼酸衍生物及其制备方法
CN114432736B (zh) 一种羟基功能性离子液体在萃取碘中的应用
CN105778063B (zh) 一种含有硫脲催化位点的多孔芳香骨架材料、制备方法及其在催化反应中的应用
CN107308883A (zh) 一种由松香基氨基酸表面活性剂形成的稳定泡沫
CN110078695A (zh) 一种槲皮素衍生物及其制备方法
CN108117567B (zh) 一种四(4-硼酸苯基)金刚烷及其制备方法
CN110193344A (zh) 一种阳离子柱[5]芳烃改性沸石吸附材料及其制备方法和应用
CN110498747A (zh) 一种四胺基线性小分子化合物及其制备方法和应用
CN114805841A (zh) 用于分离乙炔/二氧化碳且兼具“三高”性能的Cu-MOF材料及其制备方法
CN110526862B (zh) 一类分子笼化合物及其制备方法与应用
CN113461564A (zh) 4,4’-二羟基二偶氮苯甲酮及其制备方法
Hou et al. Nitrogen-doped porous carbons synthesized with low-temperature sodium amide activation as metal-free catalysts for oxidative coupling of amines to imines
CN110016135A (zh) 一种酮-腙骨架结构的有机多孔聚合物材料及其制备方法
CN101735172B (zh) 桂哌齐特一水合物、晶型及其制备方法
CN104276935B (zh) 4-(3-羟基丙氧基)-8-羟基-1-四氢萘酮及合成方法
CN104370713B (zh) 4-(2，3-二羟基丙氧基)-8-羟基-1-四氢萘酮及合成方法
CN114105776B (zh) 一种合成不对称双季铵盐的方法
CN114426495A (zh) 一种防水伤害处理剂及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180123

Termination date: 20190113

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee