CN108485641B - 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用 - Google Patents

一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108485641B
CN108485641B CN201810273368.3A CN201810273368A CN108485641B CN 108485641 B CN108485641 B CN 108485641B CN 201810273368 A CN201810273368 A CN 201810273368A CN 108485641 B CN108485641 B CN 108485641B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zwitterionic surfactant
star
reaction
foaming agent
acid group
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.)
Active
Application number
CN201810273368.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108485641A (zh
Inventor
王晨
杨通
辛燕
王霞
杨晓武
费贵强
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.)
Shaanxi Mingrui Petroleum Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
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 Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201810273368.3A priority Critical patent/CN108485641B/zh
Publication of CN108485641A publication Critical patent/CN108485641A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108485641B publication Critical patent/CN108485641B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/70—Compositions for forming crevices or fractures characterised by their form or by the form of their components, e.g. foams
    • C09K8/703—Foams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用。该两性离子表面活性剂通过以下步骤制备：在装有长链脂肪伯胺乙醇溶液和酸性催化剂的反应瓶中滴加定量的三羟甲基丙烷‑三(3‑吖丙啶基丙酸酯)反应液进行第一步氮丙啶开环反应；再向反应液中加入定量的2‑氯乙基磺酸钠反应液进行第二步磺酸基取代和季胺化反应，所得产物为一种具有多电荷的星型两性离子表面活性剂。该两性离子表面活性剂可作为起泡剂应用在泡沫压裂工艺中。该起泡剂具有起泡能力强、泡沫稳定性好、抗盐等优点。

Description

一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用
技术领域
本发明属于高效表面活性剂领域，特别涉及一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用。
背景技术
压裂酸化在碳酸盐岩中进行，能较大面积地改造低渗透油气层，而泡沫酸相对于常规酸化具有更好的酸化效果。泡沫酸要求选择适当的发泡剂及稳泡剂，能提高表面枯度，增加泡沫稳定性。但是目前的泡沫抗酸性及稳定性较弱，不能很好的进行泡沫酸配制，因此急需一种具有起泡能力强、泡沫稳定性好、抗高矿化度的起泡剂。迄今，具有这种结构的两性离子表面活性剂尚未见报道。
发明内容
为了克服上述问题，本发明设计和制备了一种具有多电荷的星型两性离子表面活性剂，本发明将该两性离子表面活性剂作为起泡剂，应用在泡沫压裂工艺中。
为达到上述目的，
一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，应用在泡沫压裂工艺中，该化合物结构式为：
Figure GDA0002402964150000021
其中，R1-为长脂肪链，碳链中碳原子数为12～18。
作为起泡剂应用时是单独使用或与助剂复配使用，且该表面活性剂在应用体系中的浓度为50mg/L～1000mg/L。
星型磺酸基两性离子表面活性剂的制备方法包括以下步骤：
向长链脂肪伯胺乙醇溶液和酸性催化剂中加入三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)反应液进行氮丙啶开环反应，在50～80℃反应6～8h；
在弱碱性条件下，向上述反应物中加入2-氯乙基磺酸钠水溶液进行磺酸基取代和季胺化反应，在70～90℃反应10～16h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重便得产物。
在氮丙啶开环反应中，三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)和长链脂肪伯胺摩尔比为1:3。
在氮丙啶开环反应中，所述的酸性催化剂为质量分数为85％的磷酸水溶液，其用量为原料总质量的1％。
在磺酸基取代和季胺化反应中，弱碱性条件pH＝9～10，反应液用NaOH调至弱碱性。
在磺酸基取代和季胺化反应中，2-氯乙基磺酸钠的物质的量是三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)的6倍。
本发明具有以下优点：
本发明制备的具有多电荷的星型两性离子表面活性剂可作为起泡剂应用在泡沫压裂工艺以及油气井的采油、采气等工艺中。该起泡剂拥有超强的起泡能力，泡沫丰富细腻，在100mg/L的浓度下，初始泡沫高度均大于85mm，3min后均泡沫高度均大于60mm，携液能力可达30mL/min；抗盐能力强，抗矿化度可达200000mg/L。
具体实施方式
本发明的反应方程式为：
Figure GDA0002402964150000041
其中，R1-为长脂肪链，碳链中碳原子数为12～18。
根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案
一种具有多电荷的星型两性离子表面活性剂，该表面活性剂的结构式为：
Figure GDA0002402964150000051
其中，R1-为长脂肪链，碳链中碳原子数为12～18。
制备上述的一种具有多电荷的星型两性离子表面活性剂的方法,该方法的步骤为：
在装有长链脂肪伯胺乙醇溶液和酸性催化剂的反应瓶中滴加三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)反应液进行第一步氮丙啶开环反应，其中羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)和长链脂肪伯胺的摩尔比为1:3，在50～70℃反应6～8h；再将上述反应液用NaOH调至碱性(pH＝10)，滴加2-氯乙基磺酸钠水溶液进行第二步磺酸基取代和季胺化反应，其中2-氯乙基磺酸钠的物质的量是三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)的6倍，70～90℃反应10～16h。反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重便得产物。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)在装有质量分数为80％的十二烷基伯胺乙醇溶液(34.69g，其中含十二烷基伯胺27.75g，0.15mol)和酸性催化剂(85％H3PO4，0.50g)，升温至50℃，滴加质量分数为70％的三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)乙醇溶液(35.42g，其中含三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)21.25g，0.05mol)，滴加时间为40min。滴加完毕后，升温至70℃反应6h
(2)将上述反应液用NaOH调至弱碱性(pH＝10)，滴加质量分数为80％的2-氯乙基磺酸钠水溶液(62.46g，其中含2-氯乙基磺酸钠49.97g，0.30mol)，滴加时间为60min，在70℃反应16h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重得产物。
实施例1所得产物的结构式为：
Figure GDA0002402964150000061
1H NMR(300MHz，DMSO)：δ3.94(s，6H)，3.80～3.85(m，48H)，3.63～3.68(m，18H)，3.22(s，6H)，2.69(t，6H)，1.71(m，8H)，1.26～1.29(s，54H)，0.83～0.88(m，12H)ppm。
13C NMR(300MHz，DMSO)：δ173.1，65.9，57.2，54.7～55.0，45，35.7，31.9，29.3～29.6，26.0～26.8，22.7，14.1，7.0ppm。
实施例2
(1)在装有质量分数为80％的十八烷基伯胺乙醇溶液(50.53g，其中含十八烷基伯胺40.43g，0.15mol)和酸性催化剂(85％H3PO4，0.60g)，升温至50℃，滴加质量分数为70％的三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)乙醇溶液(35.42g，其中含三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)21.25g，0.05mol)，滴加时间为40min。滴加完毕后，升温至50℃反应8h。
(2)将上述反应液用NaOH调至弱碱性(pH＝10)，滴加质量分数为80％的2-氯乙基磺酸钠水溶液(62.46g，其中含2-氯乙基磺酸钠49.97g，0.30mol)，滴加时间为60min，在90℃反应10h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重得产物。
实施例2所得产物的结构式为：
Figure GDA0002402964150000071
实施例3
(1)在装有质量分数为80％的十四烷基伯胺乙醇溶液(40.03g，其中含十四烷基伯胺32.03g，0.15mol)和酸性催化剂(85％H3PO4，0.50g)，升温至50℃，滴加质量分数为70％的三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)乙醇溶液(35.42g，其中含三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)21.25g，0.05mol)，滴加时间为40min。滴加完毕后，升温至60℃反应7h。
(2)将上述反应液用NaOH调至弱碱性(pH＝10)，滴加质量分数为80％的2-氯乙基磺酸钠水溶液(62.46g，其中含2-氯乙基磺酸钠49.97g，0.30mol)，滴加时间为60min，在80℃反应14h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重得产物。
实施例3所得产物的结构式为：
Figure GDA0002402964150000081
实施例4
(1)在装有质量分数为80％的十六烷基伯胺乙醇溶液(45.29g，其中含十六烷基伯胺36.23g，0.15mol)和酸性催化剂(85％H3PO4，0.50g)，升温至50℃，滴加质量分数为70％的三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)乙醇溶液(35.42g，其中含三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)21.25g，0.05mol)，滴加时间为40min。滴加完毕后，升温至60℃反应7h.
(2)将上述反应液用NaOH调至弱碱性(pH＝10)，滴加质量分数为80％的2-氯乙基磺酸钠水溶液(62.46g，其中含2-氯乙基磺酸钠49.97g，0.30mol)，滴加时间为60min，在80℃反应12h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重得产物。
实施例4所得产物的结构式为：
Figure GDA0002402964150000091
起泡性能评价
根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》和SY/T5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》以及中华人民共和国国标GB/T13173-2008《表面活性剂洗涤剂试验方法》评价起泡剂的起泡性能。实施例1～4的样品的使用浓度为100mg/L时，其起泡性能如表1所示。
表1实施例1～4的样品起泡性能评价结果
Figure GDA0002402964150000092
以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (7)

1.一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，应用在泡沫压裂工艺中，该化合物结构式为：
Figure FDA0002402964140000011
其中，R1-为长脂肪链，碳链中碳原子数为12～18。
2.根据权利要求1所述的一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，作为起泡剂应用时是单独使用或与助剂复配使用，且该表面活性剂在应用体系中的浓度为50mg/L～1000mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，星型磺酸基两性离子表面活性剂的制备方法包括以下步骤：
向长链脂肪伯胺乙醇溶液和酸性催化剂中加入三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)反应液进行氮丙啶开环反应，在50～80℃反应6～8h；
在弱碱性条件下，向上述反应物中加入2-氯乙基磺酸钠水溶液进行磺酸基取代和季胺化反应，在70～90℃反应10～16h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重便得产物。
4.根据权利要求3所述的一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，在氮丙啶开环反应中，三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)和长链脂肪伯胺摩尔比为1:3。
5.根据权利要求3所述的一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，在氮丙啶开环反应中，所述的酸性催化剂为质量分数为85％的磷酸水溶液，其用量为原料总质量的1％。
6.根据权利要求3所述的一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，在磺酸基取代和季胺化反应中，弱碱性条件pH＝9～10，反应液用NaOH调至弱碱性。
7.根据权利要求3所述的一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用，其特征在于，在磺酸基取代和季胺化反应中，2-氯乙基磺酸钠的物质的量是三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)的6倍。
CN201810273368.3A 2018-03-29 2018-03-29 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用 Active CN108485641B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810273368.3A CN108485641B (zh) 2018-03-29 2018-03-29 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810273368.3A CN108485641B (zh) 2018-03-29 2018-03-29 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108485641A CN108485641A (zh) 2018-09-04
CN108485641B true CN108485641B (zh) 2020-05-12

Family

ID=63317454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810273368.3A Active CN108485641B (zh) 2018-03-29 2018-03-29 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108485641B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111517993B (zh) * 2020-04-26 2022-04-22 杨凌单色生物科技有限公司 一种两性离子氟碳表面活性剂及其制备方法
CN111517998B (zh) * 2020-04-26 2022-04-22 杨凌单色生物科技有限公司 一种两性离子表面活性剂及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6406775B1 (en) * 1999-07-12 2002-06-18 Brady Worldwide, Inc. Modifiers for outdoor durable ink jet media
WO2012078950A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Isp Investments Inc. A visually perceivable image-forming dye scavenging article
CN102643452A (zh) * 2011-02-16 2012-08-22 中国中化股份有限公司 一种改进氮丙啶交联剂稳定性的方法
CN103305108A (zh) * 2012-03-16 2013-09-18 中国科学院理化技术研究所 一种水性抗静电涂料及其制备方法
CN103691360A (zh) * 2013-11-29 2014-04-02 山东大学 一种由四甲基乙二胺制备的低聚表面活性剂及其制备方法
KR101558876B1 (ko) * 2015-04-02 2015-10-15 주식회사 정석케미칼 내 마모성이 우수한 노면 표지용 수용성 도료 조성물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102741363A (zh) * 2009-12-01 2012-10-17 悉尼大学 水可溶胀聚合物材料
EP3217793B1 (en) * 2014-11-11 2020-09-09 Council of Scientific & Industrial Research Microcapsule composition containing watersoluble amine and a process for the preparation thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6406775B1 (en) * 1999-07-12 2002-06-18 Brady Worldwide, Inc. Modifiers for outdoor durable ink jet media
WO2012078950A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Isp Investments Inc. A visually perceivable image-forming dye scavenging article
CN102643452A (zh) * 2011-02-16 2012-08-22 中国中化股份有限公司 一种改进氮丙啶交联剂稳定性的方法
CN103305108A (zh) * 2012-03-16 2013-09-18 中国科学院理化技术研究所 一种水性抗静电涂料及其制备方法
CN103691360A (zh) * 2013-11-29 2014-04-02 山东大学 一种由四甲基乙二胺制备的低聚表面活性剂及其制备方法
KR101558876B1 (ko) * 2015-04-02 2015-10-15 주식회사 정석케미칼 내 마모성이 우수한 노면 표지용 수용성 도료 조성물

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
两亲性超支化聚(酯-胺)的溶液聚集行为;唐黎明，等;《高分子材料科学与工程》;20060930;第22卷(第5期);第136-139页 *
磺酸盐型低聚表面活性剂的合成研究进展;李杰，等;《化工进展》;20130605;第32卷(第6期);第1385-1394页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108485641A (zh) 2018-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108485641B (zh) 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用
CN110791273B (zh) 一种气井泡排剂组合物、制备方法及其应用
CN109652048B (zh) 一种复合驱油剂及其制备方法和应用
CN104053644A (zh) 用于制备内烯烃磺酸盐的方法
US7119125B1 (en) Bi-modal Guerbet alkoxy sulfate surfactants
JP4568830B2 (ja) メチルセルロースエーテルの製造のための方法
CN102766509A (zh) 一种新型太阳能硅片切割液
CN104927823B (zh) 双阴离子表面活性剂驱油剂及其制备方法和应用
CN112694877B (zh) 含双酚a聚醚二酸盐的复合表面活性剂及其制备方法和应用
CN110055045B (zh) 一种低聚阳离子季铵盐表面活性剂增效型驱油剂
CN103664652A (zh) 一种n，n，n′，n′-四(2-羟基乙基)-乙二胺的合成方法
CN108485642B (zh) 一种星型羧酸基两性离子表面活性剂作为起泡剂的应用
CN109894050B (zh) 一种芳基醚磺基甜菜碱表面活性剂及其制备方法
CN112175597A (zh) 一种洗井泡沫堵水剂及其制作方法
CN108543498B (zh) 一种携带密集电荷的阳离子表面活性剂及其制备方法和应用
CN108440347B (zh) 一种星型磺酸基两性离子表面活性剂及其制备方法和应用
CN113621358B (zh) 特稠原油降粘驱油剂及其制备方法和应用
CN109681175B (zh) 采用pH值响应的固体泡沫排水剂排液采气的方法
CN117903080A (zh) 一种稠油降粘剂及其制备方法
CN108558691B (zh) 一种携带密集电荷的星型化合物及其制备方法
CN105585451B (zh) 一种环戊烯直接水合制备环戊醇的方法
CN108314158B (zh) 一种星型多阳离子基化合物作为絮凝剂的应用
CN113731296A (zh) 一种腰果酚环碳酸酯醚磺酸盐阴离子表面活性剂及其制备方法
CN108541706B (zh) 一种携带密集电荷的星型化合物作为杀菌剂的应用
CN107674665B (zh) 超深气井用泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200729

Address after: 710021 20 902, Unit 2, Nine Floors, 18 Blocks, Unit 2, Chang Chang, Fengcheng 7 Road, Jingkai District, Xi'an City, Shaanxi Province

Patentee after: Shaanxi Mingrui Petroleum Technology Co.,Ltd.

Address before: 710021 Shaanxi province Xi'an Weiyang University Park No. 1

Patentee before: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY