CN112920074A - 一种两亲性碳量子点稳泡剂及其制备方法 - Google Patents

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Southwest Petroleum University
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Abstract

本发明公开一种两亲性碳量子点稳泡剂及其制备方法、应用，涉及油气开发技术领域；所述稳泡剂的化学式为·‑CONH‑C18H34，该稳泡剂的制备方法包括以下步骤：S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至熔融，得到熔融的柠檬酸；S2：向熔融的柠檬酸中通入氮气，排出熔融的柠檬酸中的氧气；S3：向除氧之后的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，并冷凝回流得到稳泡剂。本发明公开的两亲性碳量子点稳泡剂采用柠檬酸和油胺在熔融条件下冷凝回流反应得到的，其泡沫稳定性好，且原材料价格低廉，易于获得。

Description

一种两亲性碳量子点稳泡剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油气开发技术领域，具体涉及一种两亲性碳量子点稳泡剂及其制备方法。
背景技术
气井开发初期气井普遍见水，多数气井没有无水采气期或无水采气期较短。气井见水后井口压力、产气量迅速下降，由于携液能力下降造成井底积液，将导致气井减产甚至停喷。随着开发时间的延长，气井出水将严重影响气井的正常生产和气田的开发效果。针对这一现状，必须及时开展排水采气技术，解决深层气井排液问题。泡沫排水采气工艺以其投资小、施工方便等原因成为排水采气工艺的首选。泡沫排水采气工艺的原理是向携液能力不足的生产井内注入起泡剂，使之与井底积液在气流的搅动下混合并产生大量低密度的泡沫，降低井筒内流体密度，减少液体滑脱损失，提高气井的携液能力。
目前，国内现有的起泡剂在高温高盐下，其起泡性以及稳定性也会严重下降，从而阻碍了泡沫排水采气在深层.高温、高矿化度气井中的应用。泡沫是一种不稳定体系，目前对于提高泡沫稳定性的方式主要有两种:一种是通过对表面活性剂之间进行复配，或者将表面活性剂进行简单的改性再复配，利用了表面活性剂之间的协同作用；另一种是通过加入一些聚合物增加体系黏度来降低泡沫的排液速率从而达到稳定泡沫的效果。然而，对表面活性剂进行复配使用效果欠佳，加入的聚合物则会在高温下会热降解，所残留的有机物残渣在一定程度上会造成地层伤害。综上所述，这些增强泡沫稳定性的方式都存在一些不足。
因此，提供一种能够增强泡沫稳定性的稳泡剂成为本领域技术人员待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对目前复配稳泡剂泡沫稳定性不佳的问题提供了一种两亲性碳量子点稳泡剂，采用柠檬酸和油胺在熔融条件下冷凝回流反应得到的，其泡沫稳定性好，且原材料价格低廉，易于获得。
本发明还公开了一种两亲性碳量子点稳泡剂的制备方法，制作工艺简单，易于推广使用。
本发明的具体技术方案为：一种两亲性碳量子点稳泡剂，其结构式如下：
Figure BDA0002936605590000021
在上述技术方案中公开的所述稳泡剂含有大量分散均匀地碳量子点，其中采用的纳米材料为零维的碳量子点，相较于其他含有纳米颗粒的稳泡剂，碳量子点分散性更好，且更加环保无污染，且碳量子点可以更好地分散在泡沫膜上，这样的稳泡剂效果更优。
本发明还公开了上述两亲性碳量子点稳泡剂的制备方法，其主要是将柠檬酸在熔融、搅拌条件下加入油胺，并冷凝回流得到所述两亲性碳量子点稳泡剂。
该制备方法具体包括以下步骤：
S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至熔融，得到熔融的柠檬酸；
S2：向熔融的柠檬酸中通入氮气，排出熔融的柠檬酸中的氧气；
S3：向除氧之后的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，并冷凝回流得到稳泡剂。
进一步地，在所述S1中，所述油胺和柠檬酸的质量比为：20～50：50～75。
进一步地，在所述S1中，所述柠檬酸在150～165℃条件下加热搅拌1.5～3h，得到熔融的柠檬酸。
进一步地，所述柠檬酸的搅拌速度为1500r/min～2000r/min。
进一步地，在所述S2中，氮气的通入时间为20～60min min，流量为L/min。
进一步地，所述S3中，所述柠檬酸和油胺的冷凝回流温度为280～320℃。
进一步地，所述S3中，所述柠檬酸和油胺的冷凝回流时间为5～8h。
本发明针对目前复配稳泡剂泡沫稳定性不佳的问题提供了一种两亲性碳量子点稳泡剂，该稳泡剂采用柠檬酸和油胺在熔融条件下冷凝回流反应得到的，其泡沫稳定性好，且原材料价格低廉，易于获得。
本发明还公开了的两亲性碳量子点稳泡剂制备方法，该制备方案原料简单、副产物少、制作工艺简单，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明公开的一种两亲性碳量子点稳泡剂的制备路径。
具体实施方式
实施例1
本实施例制备一种两亲性碳量子点稳泡剂，其具体制备方法为：
S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至160℃，搅拌保温2h，得到熔融的柠檬酸；其搅拌速度为1500r/min；
S2：向熔融的柠檬酸中通入30min氮气，排出熔融的柠檬酸中的氧气；
S3：向除氧之后的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，保持搅拌速度，并在280℃条件下冷凝回流8h得到稳泡剂A。
实施例2
本实施例制备一种两亲性碳量子点稳泡剂，其具体制备方法为：
S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至155℃，搅拌保温2h，得到熔融的柠檬酸；其搅拌速度为2000r/min；
S2：向熔融的柠檬酸中通入40min氮气，排出熔融的柠檬酸中的氧气；
S3：向除氧之后的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，保持搅拌速度，并在320℃条件下冷凝回流5h得到稳泡剂B。
实施例3
本实施例制备一种两亲性碳量子点稳泡剂，其具体制备方法为：
S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至165℃，搅拌保温3h，得到熔融的柠檬酸；其搅拌速度为1800r/min；
S2：向熔融的柠檬酸中通入60min氮气，排出熔融的柠檬酸中的氧气；
S3：向除氧之后的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，保持搅拌速度，并在300℃条件下冷凝回流6h得到稳泡剂C。
实施例4
本实施例制备一种两亲性碳量子点稳泡剂，其具体制备方法为：
S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至165℃，搅拌保温3h，得到熔融的柠檬酸；其搅拌速度为1800r/min；
S2：向熔融的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，保持搅拌速度，并在300℃条件下冷凝回流6h得到稳泡剂D。
对比例1
采用乙二胺替代油胺，柠檬酸和乙二胺的质量比、制备方法与实施例3基本相同，得到对比样品1。
对比例2
采用尿素替代油胺，柠檬酸和尿素的质量比、制备方法与实施例3基本相同，得到对比样品2。
对比例3
采用葡萄糖替代柠檬酸，油胺和葡萄糖的质量比、制备方法与实施例3基本相同，得到对比样品3。
对比例4
采用抗坏血酸替代柠檬酸，油胺和抗坏血酸的质量比、制备方法与实施例3基本相同，得到对比样品4。
对比例5
以油酸为溶剂，将柠檬酸和油胺在油酸形成的溶液中加热搅拌回流，其加热搅拌回流的条件与实施例3基本相同，得到对比样品5。
对比例6
将柠檬酸和油胺在100℃温度下加热搅拌回流，其他制备条件与实施例3基本相同，得到对比样品6。
对比例7
将柠檬酸在熔融过程中和与油胺反应过程中的搅拌速度稳定为300r/min，其他制备条件与实施例3基本相同，得到对比样品7。
将实施例1～4和对比例1～7得到产物A～D、对比样品1～7分别用水配制成质量分数为0.3wt％的水溶液，并测定其起泡体积和泡沫半衰期，其测试结果如下：
Figure BDA0002936605590000041
Figure BDA0002936605590000051
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种两亲性碳量子点稳泡剂，其特征在于，其结构如下：
Figure FDA0002936605580000011
2.一种两亲性碳量子点稳泡剂的制备方法，其特征在于，将柠檬酸在熔融、搅拌条件下加入油胺，并冷凝回流得到权利要求1所述两亲性碳量子点稳泡剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述油胺和柠檬酸的质量比为：20～50：50～75。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸在150～165℃条件下加热搅拌1.5～3h，得到熔融的柠檬酸。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸的搅拌速度为1500r/min～2000r/min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸和油胺的冷凝回流温度为280～320℃。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸和油胺的冷凝回流时间为5～8h。
8.根据权利要求2～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸在油胺加入之前进行通氮除氧。
9.根据权利要求2～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述油胺分多次或者滴加入柠檬酸中。
10.根据权利要求2～7任一项所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：按照配方称取柠檬酸和油胺，并将柠檬酸搅拌升温加热至150～165℃，搅拌保温1.5～3h，得到熔融的柠檬酸；
S2：向熔融的柠檬酸中通入20～60min氮气，排出熔融的柠檬酸中的氧气；
S3：向除氧之后的柠檬酸中滴加油胺，加热搅拌，并在280～320℃条件下冷凝回流5～8h得到稳泡剂。
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