CN109679609B - 适用于超深气井的泡沫排水剂组合物和制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及适用于超深气井的泡沫排水剂组合物和制备方法及应用，主要解决现有泡沫排水剂在含H2S、CO2酸性环境下耐高温高盐性能差，无法解决高温高盐超深气井因积液而导致的减产甚至停喷问题。本发明通过采用泡排剂组合物以质量份数计包括以下组分：(1)1份多胺聚醚化合物；(2)0.01～100份助表面活性剂；所述多胺聚醚化合物具有式(1)所示分子通式：所述助表面活性剂具有式(2)所示分子通式的两性离子或阳离子表面活性剂或式(3)所示分子通式的阴离子表面活性剂中的至少一种的技术方案，较好的解决了该问题，可用于酸性高温高盐超深气井排水采气中。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫排水剂组合物和制备方法及应用，特别是适用于超深气井的泡沫排水剂组合物和制备方法及应用。
背景技术
随着气田开采力度的加强，气田出水成了制约气井正常生产的关键问题。泡沫排水采气是近年来国内外迅速发展的一种排水采气技术，具有设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产等优点。泡沫排水就是通过油管或油套管环空向井内注入泡沫排水剂，在气流的搅动下，产生具有一定稳定性的泡沫。管内滑脱沉积的液相变为泡沫，改变管内低部位流体的相对密度，连续生产的气相驱替泡沫流出井筒，从而排出井内积液，达到排水采气的目的。
国外自上个世纪六十年代开始泡沫排水剂的研制，多选用磺酸盐、苯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂。到目前排水采气用泡沫排水剂大多采用多元复配体系，为了增强单一泡沫的稳定性，配方中通常还加入碱、醇、聚合物、烷醇酰胺等助剂形成强化泡沫。US7122509报道了一种高温泡沫排水剂配方，采用阴离子表面活性剂加胺中和的研究思路，提高体系的耐温性能，专利中并未涉及排水效果和使用浓度。US20120279715报道了一种气井中回收气体增加油产量的泡沫流体，是一类含酰胺基团季铵盐表面活性剂兼具泡沫排水和杀菌功能，疏水链为取代萘环、苯环或天然油酯中的疏水片段，具有很强的耐氯和抗凝析油的性能，还具有很好的缓蚀性能，活性物浓度400ppm的该泡沫剂，自来水中泡沫排水率86.8％，矿化度为130000mg/L的模拟盐水中泡沫排水率79.1％，然而由于分子结构中含有对高温较为敏感的酰胺基团，因而对100℃以上的气井适应性较差。我国是从上世纪80年代年开始研究泡沫排水采气工艺技术，专利CN102212348A公开了一种耐盐、抗甲醇泡沫排水剂，各组分按重量百分比含量为：椰油酰胺丙基甜菜碱20～40％、氧化胺45～65％、α-烯烃磺酸盐5～20％、三乙醇胺5～15％、氟碳表面活性剂0.2～2％、甲醇0～5％，能够耐矿化度达18万，泡沫剂用量5000ppm，但是该剂含有氟碳表面活性剂，不仅成本大大提高且对环境影响较大。
上述结果表明，耐高温高盐性能差是制约高温超深气井泡沫排水技术发展的主要因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有泡沫排水剂在酸性环境下耐高温性能差，无法解决高温超深气井因积液而导致的减产甚至停喷的问题，提供一种适用于超深气井的泡沫排水剂组合物，应用于高温深井，在酸性条件下具有非常优良的耐温性能，具有强携液、起泡和稳泡性能。
本发明所要解决的技术问题之二为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的适用于超深气井的泡沫排水剂组合物的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的适用于超深气井的泡沫排水剂组合物的应用。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种适用于超深气井的泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：
(1)1份多胺聚醚化合物；
(2)0.01～100份助表面活性剂；
其中，所述多胺聚醚化合物为具有式(1)所示分子通式：
式(1)中，R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自H、C1～C5烃基羧酸盐或取代烃基羧酸盐、C1～C5烃基磺酸盐或取代烃基磺酸盐、C1～C5烃基磷酸盐或取代烃基磷酸盐和C1～C5烃基硫酸酯盐或取代烃基硫酸酯盐中的至少一种，且不同时为H；m为-N(A)CH2CH2-片段的个数，m＝1～10；A为式(4)所示的取代基；s1、s2、s3为丙氧基团PO的加合数，s1＝0～30、s2＝0～30、s3＝0～30；r1、r2、r3为乙氧基团EO的加合数，r1＝0～30，r2＝0～30、r3＝0～30，且s1+s2+m*s3和r1+r2+m*r3不同时为零；
上述技术方案中，所述助表面活性剂优选选自两性离子或阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种；所述两性离子或阳离子表面活性剂优选具有式(2)所示分子通式：
式(2)中，R5为选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R6、R7独立选自(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，R8选自(CH2)aOH、(CH2)bCH3、(CH2)c或(CH2)c(CHOH)d(CH2)e中的一种，a＝2～4中的任一整数，b＝0～5中的任一整数，c＝1～4中的任一整数，d＝0～3中的任一整数，e＝1～4中的任一整数；n为丙氧基团PO的加合数，n＝0～15；p为乙氧基团EO的加合数，p＝0～30；X-为选自OH-、卤素负离子、HCO3 -、NO3 -、CH3OSO3 -、CH3COO-、COO-、SO3 -或OSO3 -中的一种；
所述阴离子表面活性剂优选具有式(3)所示分子通式：
式(3)中，R9与R10之和为选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，M选自氢、碱金属或者由式NR11(R12)(R13)(R14)所示基团中的至少一种，R11、R12、R13、R14为独立选自H、(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，a＝2～4、b＝0～5中的任一整数。
上述技术方案中，R1、R5优选为C8～C24烃基或取代烃基。
上述技术方案中，R2、R3、R4独立优选为H、CH2COOM1、(CH2)3SO3M1或CH2(CHOH)CH2SO3M1中的一种，且不同时为H。
上述技术方案中，R6、R7优选为CH3、C2H5、(CH2)2OH或C6H5CH2中的一种。
上述技术方案中，所述R8优选为CH3、C2H5、(CH2)2OH或C6H5CH2中的一种；或R8X-优选为CH2COO-、(CH2)3SO3 -、CH2(CHOH)CH2SO3 -中的一种。
上述技术方案中，R9与R10之和优选为C7～C23烃基或取代烃基。
上述技术方案中，M和M1独立优选为氢、碱金属或者由式NR11(R12)(R13)(R14)所示基团中的至少一种。
上述技术方案中，R11、R12、R13、R14独立优选为H、(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种。
上述技术方案中，优选a＝2～4、b＝0～5。
上述技术方案中，优选m＝1～5。
上述技术方案中，优选n＝0～5；p＝0～5。
上述技术方案中，优选s1+s2+m*s3＝0～5，r1+r2+m*r3＝0～10，且s1+s2+m*s3和r1+r2+m*r3不同时为零；进一步优选s1+s2+m*s3＝1～5，r1+r2+m*r3＝1～10。
上述技术方案中，泡排水组合物中多胺聚醚化合物与助表面活性剂的质量比优选为1∶(0.1～10)
本发明适用于超深气井的泡沫排水剂组合物关键有效成分是(1)和(2)，本领域技术人员知道，为了便于运输和贮存或现场使用等方面考虑，可以采用各种供应形式，例如不含水的固态形式，或者含水的固态形式，或者含水的膏状形式，或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成浓缩液的形式，直接配成现场排水所需浓度的溶液形式；其中，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、气田地层水。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之一所述的适用于超深气井的泡沫排水剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)多胺聚醚化合物的制备
a、酰胺化反应：
将R0COOR’与H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂以摩尔比1:(1～2):(0～0.5)混合，搅拌下于反应温度50～200℃反应3～15小时，在常压或减压条件下蒸除反应生成的醇或水，即可得到所需的酰胺化合物R0CO(NHCH2CH2)mNH2；其中，R0选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，R’选自H、选自C1～C8的烷基，c＝1～10，催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐中的至少一种；
b、还原反应：
R0CO(NHCH2CH2)mNH2中酰胺的还原可采用催化氢化的方法，在高温高压下发生非均相催化反应生成相应的胺，或采用：将步骤a合成的R0CO(NHCH2CH2)mNH2与金属氢化物H-Y+在非质子型溶剂中进行还原反应，得到R0CH2(NHCH2CH2)cNH2。其中，Y+为金属化合物、金属烷基化合物、金属氨基化合物。
c、聚醚化反应：
在碱性催化剂存在下，将步骤b合成的R0CH2(NHCH2CH2)mNH2依次与所需量环氧丙烷、环氧乙烷反应得到长链多胺聚醚中间产物R0CH2{N[(CHCH3CH2O)s3(CH2CH2O)r3H][CH2CH2]}mN[(CHCH3CH2O)s1(CH2CH2O)r1H][CHCH3CH2O)s2(CH2CH2O)r2)H]；
d、羧化或磺化反应：
将步骤c得到的长链多胺聚醚中间产物与离子化试剂和碱以摩尔比1：(1～5)：(1～10)在溶剂中，于反应温度50～120℃反应3～20小时生成具有结构式(1)所示的多胺聚醚羧酸盐或多胺聚醚磺酸盐；所述的离子化试剂选自XR15Y1或X R′15Y′1中的至少一种；所述的碱选自碱金属氢氧化物或碱金属醇盐；Y1和Y′1为SO3M1或COON1，M1和N1为碱金属，X为氯、溴或碘；
(2)按照所需质量份数，将步骤(1)合成的多胺聚醚化合物、助表面活性剂，混合均匀，制得所述的泡沫排水剂组合物。
上述技术方案中，步骤a中R1COOR’、H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂的摩尔优选比1:(1～1.3):(0～0.1)。
上述技术方案中，步骤a中催化剂优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
上述技术方案中，步骤b中H-Y+优选为LiAlH4、LiAlH(OEt)3或NaBH4中的至少一种。
上述技术方案中，步骤b中非质子型溶剂优选为乙醚、四氢呋喃、二氧六环中的至少一种。
上述技术方案中，步骤d中长链多胺聚醚中间产物：离子化试剂：碱的摩尔比优选为1∶(1～2)∶(1～4)。
上述技术方案中，步骤d所述的溶剂优选自C3～C8的酮和C6～C9的芳烃中的至少一种，例如由丙酮、丁酮、戊酮、自苯、甲苯或二甲苯、三甲苯、乙苯和二乙苯组成的物质组中的至少一种。
上述技术方案中，所述XR15Y1或X R′15Y′1的例子有但不限于氯乙酸的碱金属盐、溴乙酸的碱金属盐、3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐、2-氯乙烷磺酸碱金属盐等。
本发明适用于超深气井的泡沫排水剂组合物具有很好的配伍性，还可以含有本领域常用的其它处理剂。
为了解决上述技术问题之三，本发明采取的技术方案如下：一种上述技术方案中任一所述的适用于超深气井的泡沫排水剂组合物在酸性高温高盐超深气井排水采气中的应用。
上述技术方案中，所述泡沫排水剂应用并无特殊限定，本领域技术人员可以根据现有排水采气工艺技术加以应用，例如但不限定优选高温含酸性气体气藏，地层温度为150～200℃，地层盐水的总矿化度5000～200000mg/L，H2S和CO2的含量在0～35％。
本发明采用的含有稳定化学键的长链多胺化合物，可以避免酸性高温高盐条件下的水解，保持分子结构的稳定性，最大程度保持泡沫排水剂的泡沫排水能力。本发明所述的正是这种适用于超深气井的泡沫排水剂组合物和制备方法及其在排水采气中的应用。
本发明制备的多胺聚醚羧酸盐或多胺聚醚磺酸盐的热分解温度在200℃及以上，在酸性水溶液中不水解或非常微量的水解，具有良好的耐温性能；分子中非离子的片段和多亲水基，一方面增加抗盐性，另一方面使得泡沫剂携带的结合水和束缚水的量增加，泡沫携液量增强，析液减慢；其次，泡沫排水剂中同时带有阴、阳相反电性的官能团，增加了泡沫剂在气液界面的吸附量，形成的组合物更加高效；另外，分子中含有对pH响应的杂原子，使得其可以在较低浓度应用于150℃及以上的酸性高温高盐超深井排水采气过程中。
本发明中涉及到泡排剂含量或者浓度的场合，均指含有上述技术方案中组分(1)和(2)的总含量或总浓度。
采用本发明的技术方案，根据SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》对该泡沫排水剂进行泡沫性能测试，0.02～0.12％的泡沫排水剂在0～200,000mg/L矿化度盐水中，高温老化前后，起泡高度达到175mm，携液率达93.9％，在酸性环境中具有优良的耐温耐盐、起泡和携液性能，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，以下结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
【实施例1】
(1)泡排剂FM01的制备
a、向配有机械搅拌、温度计、滴液漏斗及常压蒸馏装置的反应瓶内加入127.6克(0.55摩尔)五乙烯六胺和1.4克(0.025摩尔)氢氧化钾固体，搅拌下慢慢滴入148克(0.5摩尔)油酸甲酯，于反应温度120～160℃反应6小时，同时收集反应生成的甲醇，即可得到所需的酰胺化合物C17H33CO(NHCH2CH2)5NH2，收率93.8％。
b、将装有回流冷凝管,滴液漏斗,温度计的三口烧瓶装置中的水去除干净后，加入氢化铝锂11.4克(0.3摩尔)和90毫升干燥二氧六环，搅拌分散混合,在-10～5℃滴加含49.6克(0.1摩尔)C17H33CO(NHCH2CH2)5NH2的40wt％二氧六环溶液,滴加完慢慢升温到35℃左右反应3小时。将反应液小心倒入冰水中，经后处理得到长链多胺化合物C17H33CH2(NHCH2CH2)5NH2，收率89.0％。
c、向装有搅拌装置的压力反应器中加入192.8克(0.4摩尔)C17H33CH2(NHCH2CH2)5NH2、4.0克氢氧化钾，依次与469.8克(8.1摩尔)环氧丙烷、52.8克(1.2摩尔)环氧乙烷在140～160℃反应得到长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3，R2＝R3＝R4＝H)，收率96.2％。
d、长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3，R2＝R3＝R4＝H)177.4克(0.1摩尔)与8.0克(0.2摩尔)氢氧化钠、29.5克(0.15摩尔)3-氯-2-羟基丙磺酸钠及300毫升甲苯/苯(v/v＝1)混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶内，加热至90℃反应7小时。蒸除溶剂，得到长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)。
e、将长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)50克、C16H33OC2H4N+(CH3)3Br-40克、C16H33SO3K 10克，加水后混合均匀，制得30％含量的泡沫排水剂FM01。
(2)将FM01分别溶于去离子水、100,000mg/L、200,000mg/L NaCl水中，配制成0.3wt％的泡排剂母液。
参照SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》标准，测定FM01溶液的起泡力、泡沫稳定性、携液能力等性能，结果见表1所示。
采用耐压耐酸老化装置进行实验，180℃老化24h后，重新测定起泡力、泡沫稳定性、携液能力等性能，结果见表1所示。
【实施例2】
同【实施例1】，不同之处在测定FM01性能时，以盐酸将pH调至7和4模拟中性和酸性气体环境，结果见表2所示。
【实施例3】
同【实施例1】，不同之处在于将长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)50克、C16H33OC2H4N+(CH3)3Br-50克，加水后混合均匀，制得30％含量的泡沫排水剂FM02，结果见表3所示。
【实施例4】
同【实施例1】，不同之处在于将长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)50克、C16H33SO3Na 50克，加水后混合均匀，制得35％含量的泡沫排水剂FM03，结果见表4所示。
【实施例5】
(1)泡排剂FM04的制备：
a、向配有机械搅拌、温度计、滴液漏斗及常压蒸馏装置的反应瓶内加入67.0克(0.65摩尔)二乙烯三胺和6.9克(0.05摩尔)碳酸钾固体，搅拌下慢慢滴入142.0克(0.5摩尔)十六酸乙酯，于反应温度120～160℃反应4小时，同时收集反应生成的乙醇，即可得到所需的酰胺化合物C15H31CO(NHCH2CH2)2NH2，收率94.5％。
b、将装有回流冷凝管,滴液漏斗,温度计的三口烧瓶装置中的水去除干净后，加入LiAlH(OEt)351克(0.3摩尔)和120毫升无水乙醚，搅拌混合,在-5～5℃滴加含34.1克(0.1摩尔)C15H31CO(NHCH2CH2)2NH2的50wt％无水乙醚溶液,滴加完慢慢升温到30℃左右反应5小时。将反应液小心倒入冰水中，经后处理得到长链多胺化合物C15H31CH2(NHCH2CH2)2NH2，收率83.4％。
c、向装有搅拌装置的压力反应器中加入130.8克(0.4摩尔)C15H31CH2(NHCH2CH2)2NH2、5.2克碳酸钾，依次与70.8克(1.22摩尔)环氧丙烷、35.2克(0.8摩尔)环氧乙烷在140～160℃反应得到长链多胺聚醚化合物2(R1＝C16H33，m＝2，s1+s2+2s3＝3，r1+r2+2r3＝2，R2＝R3＝R4＝H)，收率97.6％。
d、长链多胺聚醚化合物2(R1＝C16H33，m＝2，s1+s2+2s3＝3，r1+r2+2r3＝2，R2＝R3＝R4＝H)58.9克(0.1摩尔)与5.7克(0.11摩尔)甲醇钠、13.4克(0.11摩尔1,3-丙磺内酯及100毫升环戊酮混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶内，加完后升温至回流反应5小时。蒸除溶剂，加入氨水，得到长链多胺聚醚化合物2(R1＝C16H33，m＝2，s1+s2+2s3＝3，r1+r2+2r3＝2)的丙磺酸铵(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2CH2SO3NH4，其余为H)。
e、将长链多胺聚醚化合物2(R1＝C16H33，m＝2，s1+s2+2s3＝3，r1+r2+2r3＝2)的丙磺酸铵80g，C16H33OC2H4N+(CH3)2CH2COO-20克，加水后混合均匀，制得40％含量的泡沫排水剂FM04。
(2)同【实施例1】，不同之处在于150℃下老化72小时，结果见表5所示。
【实施例6】
同【实施例5】，不同之处在测定FM04性能时，以盐酸将pH调至7和4模拟中性和酸性气体环境，在150℃下老化72小时，结果见表6所示。
【实施例7】
(1)泡排剂FM05的制备：
a、向配有机械搅拌、温度计、滴液漏斗及常压蒸馏装置的反应瓶内加入36.0克(0.6摩尔)乙二胺和13.8克(0.1摩尔)碳酸钾固体，搅拌下慢慢滴入177.0克(0.5摩尔)二十二酸甲酯，于反应温度120～160℃反应3小时，同时收集反应生成的甲醇，即可得到所需的酰胺化合物C21H43CONHCH2CH2NH2，收率91.6％。
b、将装有回流冷凝管,滴液漏斗,温度计的三口烧瓶装置中的水去除干净后，加入氢化铝锂15.2克(0.4摩尔)和100毫升干燥二氧六环，搅拌分散混合,在-10～5℃滴加含38.2克(0.1摩尔)C21H43CONHCH2CH2NH2的40wt％二氧六环溶液,滴加完慢慢升温到35℃左右反应3小时。将反应液小心倒入冰水中，经后处理得到长链多胺化合物C21H43CH2NHCH2CH2NH2，收率87.9％。
c、向装有搅拌装置的压力反应器中加入147.2克(0.4摩尔)C21H43CH2NHCH2CH2NH2、5.2克碳酸钾，与280.7克(4.84摩尔)环氧丙烷在140～160℃反应得到长链多胺聚醚化合物3(R1＝C22H45，m＝1，s1+s2+s3＝12，r1+r2+r3＝0，R2＝R3＝R4＝H)，收率98.1％。
d、长链多胺聚醚化合物3(R1＝C22H45，m＝1，s1+s2+s3＝12，r1+r2+r3＝0，R2＝R3＝R4＝H)106.4克(0.1摩尔)与16.8克(0.3摩尔)氢氧化钾、15.9克(0.12摩尔)氯乙酸钾及400毫升丙酮混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的反应釜内，加热至回流反应10小时。蒸除溶剂，得到长链多胺聚醚化合物3(R1＝C22H45，m＝1，s1+s2+s3＝12，r1+r2+r3＝0)的乙酸钾(R2、R3、R4其中之一为CH2COOK，其余为H)。
e、将长链多胺聚醚化合物3(R1＝C22H45，m＝1，s1+s2+s3＝12，r1+r2+r3＝0)的乙酸钾(R2、R3、R4其中之一为CH2COOK，其余为H)15克，C22H45OC2H4N+(CH2CH2OH)2(CH3)CH2COO-90克、内烯烃磺酸盐IOS(C19～23)30克，加水后混合均匀，制得35％含量的泡沫排水剂FM05。
(2)同【实施例1】，不同之处在于200℃下老化24小时，结果见表7所示。
【实施例8】
同【实施例7】，不同之处在测定FM05性能时，以盐酸将pH调至7和4模拟中性和酸性气体环境，于200℃下老化24小时，结果见表8所示。
【实施例9】
(1)泡排剂FM06的制备：
a、向配有机械搅拌、温度计、滴液漏斗及常压蒸馏装置的反应瓶内加入36.0克(0.6摩尔)乙二胺和13.8克(0.1摩尔)碳酸钾固体，搅拌下慢慢滴入158.3克(0.5摩尔)松香酸甲酯(式3)，于反应温度120～160℃反应8小时，同时收集反应生成的甲醇，即可得到所需的酰胺化合物C19H29CONHCH2CH2NH2，收率85.6％。
b、将装有回流冷凝管,滴液漏斗,温度计的三口烧瓶装置中的水去除干净后，加入氢化铝锂13.3克(0.35摩尔)和100毫升干燥二氧六环，搅拌分散混合,在-10～5℃滴加含34.4克(0.1摩尔)C19H29CONHCH2CH2NH2的40wt％二氧六环溶液,滴加完慢慢升温到35℃左右反应5小时。将反应液小心倒入冰水中，经后处理得到松香多胺化合物C19H29CH2NHCH2CH2NH2，收率73.2％。
c、向装有搅拌装置的压力反应器中加入132.0克(0.4摩尔)C19H29CH2NHCH2CH2NH2、5.0克氢氧化钾，与160.2克(3.64摩尔)环氧乙烷在140～160℃反应得到松香多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9，R2＝R3＝R4＝H)，收率91.4％。
d、松香多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9，R2＝R3＝R4＝H)72.6克(0.1摩尔)与8.0克(0.2摩尔)氢氧化钠、33.3克(0.2摩尔)2-氯乙磺酸钠及100毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的反应釜内，加热至回流反应6小时。蒸除溶剂，得到长链多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9)的乙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2SO3Na，其余为H)。
e、将长链多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9)的乙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2SO3Na，其余为H)90克、C18H37O(C2H4O)2C2H4N+(CH3)2CH2COO-5克、a-烯烃磺酸盐AOS(C14～18)5克，加水后混合均匀，制得30％含量的泡沫排水剂FM06。
(2)同【实施例1】，结果见表9所示。
【实施例10】
同【实施例9】，不同之处在测定FM06性能时，以盐酸将pH调至2模拟高含酸性气体环境，结果见表10所示。
【实施例11】
同【实施例10】，不同之处在于将长链多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9)的乙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2SO3Na，其余为H)30克、C16H33C6H4SO3Na(十六烷基苯磺酸钠)90克，加水后混合均匀，制得30％含量的泡沫排水剂FM07，结果见表11所示。
【比较例1】
同【实施例1】，不同之处在于分别以长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)100克、C16H33OC2H4N+(CH3)3Br-100克、C16H33SO3K100克替代“长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)50克、C16H33OC2H4N+(CH3)3Br-40克、C16H33SO3K 10克”，形成泡沫排水剂FM08、FM09和FM10，模拟水为100,000mg/LNaCl，结果见表12所示。
【比较例2】
同【实施例5】，不同之处在于分别以长链多胺聚醚化合物2(R1＝C16H33，m＝2，s1+s2+2s3＝3，r1+r2+2r3＝2)的丙磺酸铵100克、C16H33OC2H4N+(CH3)2CH2COO-100克替代“长链多胺聚醚化合物2(R1＝C16H33，m＝2，s1+s2+2s3＝3，r1+r2+2r3＝2)的丙磺酸铵80g，C16H33OC2H4N+(CH3)2CH2COO-20克”，形成泡沫排水剂FM11和FM12，模拟水为100,000mg/LNaCl，结果见表13所示。【比较例3】
同【实施例7】，不同之处在于以长链多胺聚醚化合物3(R1＝C22H45，m＝1，s1+s2+s3＝12，r1+r2+r3＝0)的乙酸钾(R2、R3、R4其中之一为CH2COOK，其余为H)135克替代“长链多胺聚醚化合物3(R1＝C22H45，m＝1，s1+s2+s3＝12，r1+r2+r3＝0)的乙酸钾(R2、R3、R4其中之一为CH2COOK，其余为H)15克，C22H45OC2H4N+(CH2CH2OH)2(CH3)CH2COO-90克、内烯烃磺酸盐IOS(C19～23)30克”，形成泡沫排水剂FM13，模拟水为100,000mg/LNaCl，结果见表13所示。
【比较例4】
同【实施例9】，不同之处在于以长链多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9)的乙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2SO3Na，其余为H)100克替代“长链多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9)的乙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2SO3Na，其余为H)90克、C18H37O(C2H4O)2C2H4N+(CH3)2CH2COO-5克、a-烯烃磺酸盐AOS(C14～18)5克”，形成泡沫排水剂FM14，模拟水为100,000mg/LNaCl，结果见表13所示。
【比较例5】
同【实施例1】，不同之处在于以“C17H33CO(NHCH2CH2)5NH2 50克、C16H33OC2H4N+(CH3)3Br-40克、C16H33SO3K 10克”替代“长链多胺聚醚化合物1(R1＝C18H35，m＝5，s1+s2+5s3＝20，r1+r2+5r3＝3)的羟基丙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH(OH)CH2SO3Na，其余为H)50克、C16H33OC2H4N+(CH3)3Br-40克、C16H33SO3K 10克”，形成泡沫排水剂FM15，模拟水为100,000mg/LNaCl，结果见表14所示。
【比较例6】
同【比较例5】，不同之处在于测定FM15性能时，以盐酸将pH调至7和4模拟中性和酸性气体环境，结果见表15所示。
【比较例7】
同【实施例9】，不同之处在于以“C19H29CONHCH2CH2NH290克、C18H37O(C2H4O)2C2H4N+(CH3)2CH2COO-5克、a-烯烃磺酸盐AOS(C14～18)5克”替代“长链多胺聚醚化合物4(R1＝C20H31，m＝1，s1+s2+s3＝0，r1+r2+r3＝9)的乙磺酸钠(R2、R3、R4其中之一为CH2CH2SO3Na，其余为H)90克、C18H37O(C2H4O)2C2H4N+(CH3)2CH2COO-5克、a-烯烃磺酸盐AOS(C14～18)5克”，形成泡沫排水剂FM16，模拟水为100,000mg/LNaCl，结果见表14所示。
【比较例8】
同【比较例7】，不同之处在于测定FM16性能时，以盐酸将pH调至2模拟高含酸性气体环境，结果见表15所示。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8
表9
表10
表11
表12
表13
表14
表15
Claims (10)
1.一种泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：
(1)1份多胺聚醚化合物；
(2)0.01～100份助表面活性剂；
其中，所述多胺聚醚化合物为具有式(1)所示分子通式：
式(1)中，R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自H、C1～C5烃基羧酸盐或取代烃基羧酸盐、C1～C5烃基磺酸盐或取代烃基磺酸盐、C1～C5烃基磷酸盐或取代烃基磷酸盐和C1～C5烃基硫酸酯盐或取代烃基硫酸酯盐中的至少一种，且不同时为H；m为-N(A)CH2CH2-片段的个数，m＝1～10；A为式(4)所示的取代基；s1、s2、s3为丙氧基团PO的加合数，s1＝0～30、s2＝0～30、s3＝0～30；r1、r2、r3为乙氧基团EO的加合数，r1＝0～30，r2＝0～30、r3＝0～30，且s1+s2+m*s3和r1+r2+m*r3不同时为零；
2.根据权利要求1所述的泡沫排水剂组合物，其特征在于所述助表面活性剂选自两性离子或阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种；所述两性离子或阳离子表面活性剂具有式(2)所示分子通式：
式(2)中，R5为选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R6、R7独立选自(CH2)aOH、(CH2)bCH3或C6H5CH2中的一种，R8选自(CH2)aOH、(CH2)bCH3、C6H5CH2、(CH2)c或(CH2)c(CHOH)d(CH2)e中的一种，a＝2～4中的任一整数，b＝0～5中的任一整数，c＝1～4中的任一整数，d＝0～3中的任一整数，e＝1～4中的任一整数；n为丙氧基团PO的加合数，n＝0～15；p为乙氧基团EO的加合数，p＝0～30；X-为选自OH-、卤素负离子、HCO3 -、NO3 -、CH3OSO3 -、CH3COO-、COO-、SO3 -或OSO3 -中的一种；
所述阴离子表面活性剂具有式(3)所示分子通式：
式(3)中，R9与R10之和为选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，M选自氢、碱金属或者由式NR11(R12)(R13)(R14)所示基团中的至少一种，R11、R12、R13、R14为独立选自H、(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，a＝2～4、b＝0～5中的任一整数。
3.根据权利要求2所述的泡沫排水剂组合物，其特征在于所述R1、R5为C8～C24烃基或取代烃基；R9与R10之和为C7～C23烃基或取代烃基；R2、R3、R4独立选自H、CH2COOM1、(CH2)3SO3M1或CH2(CHOH)CH2SO3M1中的一种，且不同时为H，所述M1为氢、碱金属或者由式NR11(R12)(R13)(R14)所示基团中的至少一种，R11、R12、R13、R14独立选自H、(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，a＝2～4、b＝0～5中的任一整数；R6、R7为CH3、C2H5、(CH2)2OH或C6H5CH2中的一种；R8为CH3、C2H5、(CH2)2OH或C6H5CH2中的一种或R8X-为CH2COO-、(CH2)3SO3 -、CH2(CHOH)CH2SO3 -中的一种。
4.根据权利要求2所述的泡沫排水剂组合物，其特征在于所述m＝1～5；s1+s2+m*s3＝0～5，r1+r2+m*r3＝0～10，且s1+s2+m*s3和r1+r2+m*r3不同时为零；n＝0～5，p＝0～5。
5.根据权利要求1所述的泡沫排水剂组合物，其特征在于所述泡沫排水剂组合物中多胺聚醚化合物、助表面活性剂的质量比为1∶(0.1～10)。
6.权利要求1～5任一所述的泡沫排水剂组合物的制备方法，包括以下步骤:
(1)多胺聚醚化合物的制备
a、酰胺化反应：
将R0COOR’与H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂以摩尔比1:(1～2):(0～0.5)混合，搅拌下于反应温度50～200℃反应3～15小时，在常压或减压条件下蒸除反应生成的醇或水，即可得到所需的酰胺化合物R0CO(NHCH2CH2)mNH2；其中，R0选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，R’选自H、选自C1～C8的烷基，c＝1～10，催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐中的至少一种；
b、还原反应：
R0CO(NHCH2CH2)mNH2中酰胺的还原采用催化氢化的方法，在高温高压下发生非均相催化反应生成相应的胺，或采用：将步骤a合成的R0CO(NHCH2CH2)mNH2与金属氢化物H-Y+在非质子型溶剂中进行还原反应，得到R0CH2(NHCH2CH2)mNH2；其中，Y+为金属化合物、金属烷基化合物、金属氨基化合物；
c、聚醚化反应：
在碱性催化剂存在下，将步骤b合成的R0CH2(NHCH2CH2)cNH2依次与所需量环氧丙烷、环氧乙烷反应得到长链多胺聚醚中间产物R0CH2{N[(CHCH3CH2O)s3(CH2CH2O)r3H][CH2CH2]}mN[(CHCH3CH2O)s1(CH2CH2O)r1H][CHCH3CH2O)s2(CH2CH2O)r2)H]；
d、羧化或磺化反应：
将步骤c得到的长链多胺聚醚中间产物与离子化试剂和碱以摩尔比1：(1～5)：(1～10)在溶剂中，于反应温度50～120℃反应3～20小时生成具有结构式(1)所示的多胺聚醚羧酸盐或多胺聚醚磺酸盐；所述的离子化试剂选自XR15Y1或X R′15Y′1中的至少一种；所述的碱选自碱金属氢氧化物或碱金属醇盐；Y1和Y′1为SO3M1或COON1，M1和N1为碱金属，X为氯、溴或碘；
(2)按照所需质量份数，将步骤(1)合成的多胺聚醚化合物、助表面活性剂，混合均匀，制得所述的泡沫排水剂组合物。
7.根据权利要求6所述的泡沫排水剂组合物的制备方法，其特征在于步骤a所述R0COOR’、H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂的摩尔比1:(1～1.3):(0～0.1)，催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的泡沫排水剂组合物的制备方法，其特征在于步骤b所述H-Y+为LiAlH4、LiAlH(OEt)3或NaBH4中的至少一种，非质子型溶剂为乙醚、四氢呋喃、二氧六环中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的泡沫排水剂组合物的制备方法，其特征是步骤d所述的长链多胺聚醚中间产物：离子化试剂：碱的摩尔比为1∶(1～2)∶(1～4)；所述的溶剂选自C3～C8的酮和C6～C9的芳烃中的至少一种。
10.权利要求1～5任一所述的泡沫排水剂组合物在酸性高温高盐超深气井排水采气中的应用。
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