CN115521767A - 耐高温抗高价盐离子泡排剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温抗高价盐离子泡排剂及其制备方法，泡排剂由以质量分数计的2％～10％％的羟磺基甜菜碱表面活性剂、2％～6％的阴离子表面活性剂、0.3％～0.8％的苯乙烯‑甲基丙烯磺酸钠共聚物、1％～3.5％的疏水改性纳米SiO2颗粒和余量的水构成；制备时首先将羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂在40～55℃以50～80r/min的搅拌速度混合搅拌20～30分钟；然后将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯‑甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；最后加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即可；该泡排剂在高温高盐含量下泡沫稳定性和携液量仍较高，且随着特定盐含量的增加，泡沫稳定性更好，解决了现有泡排剂不能同时满足抗高温、抗盐的问题。
Description
技术领域
本发明涉及采油工程技术领域，特别涉及一种耐高温抗高价盐离子泡排剂及其制备方法。
背景技术
天然气在开采过程中，为了最大量产出，需要将井底的积液排出井外从而降低井底的回压，这样在连续不断的将液滴的举升过程中，可以实现连续高效生产，为了达到这种生产效果，目前的开采过程中往往需要加入泡排剂，泡排剂的起泡性能好，在与井底积液混合之后能有效降低液体的表面张力，在天然气流的搅动过程中产生气泡，气泡又有携带液体的能力，随着天然气流被携带至地面，实现了降低摩擦损失和井内重力梯度的效果，保证了气井的连续生产。泡沫排水采气是一种经济性高、效率高、施工方便的排水采气技术，具有设备简单、施工容易、见效快、成本低、又不影响气井生产的特点，在采气生产中得到广泛的应用。
在天然气的开采过程中，由于井内环境复杂，一些井内往往温度很高，而高温对于泡沫的稳定能力和携液能力都有很大的影响，同样的，一些高价盐如Mg2+、Ca2+在液相中，使得发泡能力和泡沫稳定能力下降的明显，针对这种环境，本设计生产的泡排剂在盐溶液中，泡沫性能和携液能力不仅不会下降而且有所提升，并且耐温性能较之前泡排剂也有明显优势，能够较好解决气井开采过程中高温、高盐问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在高温/高盐环境中具有较高的泡沫稳定能力和携液能力的耐高温抗高价盐离子泡排剂。
本发明的另一目的是提供一种制备上述耐高温抗高价盐离子泡排剂的制备方法。
为此，本发明技术方案如下：
一种耐高温抗高价盐离子泡排剂，其为由以质量分数计的2％～10％的羟磺基甜菜碱表面活性剂、2％～6％的阴离子表面活性剂、0.3％～0.8％的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、1％～3.5％的疏水改性纳米SiO2颗粒和余量的水构成，各组分的含量总计为100％；其中，
所述羟磺基甜菜碱表面活性剂为烷基羟基磺基甜菜碱，其化学结构式为：
其中，n的取值范围为12～16，M为碱金属离子或铵根离子；
所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐或烷基硫酸盐；烷基苯磺酸盐的化学结构式为：
烷基硫酸盐的化学结构式为：CaH2a+1SOb(M)c，其中，a的取值范围为12～16；b为3或4；M为碱金属离子或铵根离子，c的取值范围为1～3；
其中，所述烷基苯硫酸钠优选采用十二烷基苯磺酸钠，其化学结构式为：
所述烷基硫酸钠优选采用十二烷基硫酸钠，其化学结构式为：CH3-(CH2)11-SO4Na。
所述苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物为苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物，其化学结构式为：
该苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物采用如下方法制备而成：将摩尔比为1:1的苯乙烯和烯丙基磺酸钠加入至盛有75wt.％乙醇水溶液三口烧瓶中，混合搅拌均匀，以亚硫酸钠或亚硫酸氢钠作为引发剂引发自由基聚合，并在120℃下反应1.5h，得到共聚物生成液；然后将所得共聚物生成液滴加至丙酮中通过沉淀法得到聚合物。
疏水改性纳米SiO2颗粒为采用正辛基三乙氧基硅烷改性的二氧化硅纳米颗粒；二氧化硅纳米颗粒的粒径为30～100nm。
在本申请中，羟磺基甜菜碱表面活性剂与阴离子表面活性剂复配产生协同效应，使二者耐温抗盐性能提升的同时提升泡沫性能，即二者的相互作用使得表面活性剂分子在气/水界面上良好排列，另外是泡沫膜通过分子间相互作用通过表面活性剂头基和水合Ca2 +、Mg2+形成的偶极对所形成的水分子稳定，牢固地保留水分子的能力；与此同时，具有耐温性能苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物和疏水改性纳米SiO2颗粒的加入增大了体系的粘度，使泡沫液膜的析液速率降低从而提高了在高温环境中的携液能力，提升体系的泡沫性能。
优选，各组分的质量分数为：10％的羟磺基甜菜碱表面活性剂，5％的阴离子表面活性剂，0.5％的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合物，2％的疏水改性纳米SiO2和余量的水。
优选，所述烷基羟磺基甜菜碱采用如下方法制备而成：
S1、将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；
S2、将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；
S3、将碳数为12～16的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；
S4、将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
优选，疏水改性纳米SiO2颗粒采用如下制备方法制备而成：
S1、在烧杯中加入无水乙醇作为溶剂；
S2、称量正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌至少2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；
S3、按比例向烧杯中再加入粒径为30～100nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散至少5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；
S4、将烧杯置于60℃温度环境下搅拌至少2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2；
其中，纳米SiO2颗粒与修饰剂的质量比为1:(0.5～1)；无水乙醇加量为修饰剂的重量的10倍。
优选，该耐高温抗高价盐离子泡排剂还包括占羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物和疏水改性纳米SiO2颗粒的总重量的0.1～0.5％的醇胺类稳泡剂。
优选，稳泡剂为二乙醇胺或三乙醇胺。
一种制备上述耐高温抗高价盐离子泡排剂的制备方法，步骤如下：
S1、按比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和稳泡剂，备用；
S2、将称取的羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至40～55℃并以50～80r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
与现有技术相比，该耐高温抗高价盐离子泡排剂在高温高盐含量下，泡排剂的泡沫稳定性和携液量仍较高，且随着特定盐含量的增加，泡沫稳定性更好，解决了现有泡排剂不能同时满足抗高温、抗盐的问题；此外，在制备方法，该耐高温抗高价盐离子泡排剂的原料成本低、环境友好，制备条件不苛刻，易于生产，具有很好的市场推广前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
实施例1
一种耐高温耐高价盐的泡排剂，包括10g羟磺基甜菜碱表面活性剂、5g阴离子表面活性剂、0.5g苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、2g疏水改性纳米SiO2颗粒和82.5g水。其中，
①羟磺基甜菜碱表面活性剂采用具有如下化学结构式的烷基羟磺基甜菜碱：
其制备方法为：将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；将碳数为14的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
②阴离子表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠；
③苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物采用苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物，其采用如下方法制备而成：在三口烧瓶中加入75wt.％乙醇水溶液作为溶剂，然后将摩尔比为1:1的苯乙烯和烯丙基磺酸钠加入至三口烧瓶中并混合搅拌均匀，加入占两种反应单体(苯乙烯和烯丙基磺酸钠)的总质量的1％的亚硫酸钠或亚硫酸氢钠作为引发剂引发自由基聚合，并在120℃下反应1.5h，得到共聚物生成液；将所得共聚物生成液滴加至丙酮中通过沉淀法得到聚合物；
④疏水改性纳米SiO2颗粒采用通过如下制备方法制得的产品：在烧杯中加入80g无水乙醇作为溶剂；称量8g正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；按比例向烧杯中再加入8g粒径为60nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；将烧杯置于60℃温度环境下搅拌2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2。
该耐高温耐高价盐的泡排剂的制备步骤如下：
S1、按上述配方比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和水，以及0.03g的稳泡剂三乙醇胺，备用；
S2、将羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至50℃并以75r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
实施例2
一种耐高温耐高价盐的泡排剂，包括8g羟磺基甜菜碱表面活性剂、3g阴离子表面活性剂、0.3g苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、1g疏水改性纳米SiO2颗粒和87.7g水；其中，
①羟磺基甜菜碱表面活性剂采用具有如下化学结构式的烷基羟磺基甜菜碱：
其制备方法为：将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；将碳数为14的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
③活性剂采用十二烷基苯磺酸钠；
③苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物采用同实施例1的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物；
④疏水改性纳米SiO2颗粒采用通过如下制备方法制得的产品：在烧杯中加入80g无水乙醇作为溶剂；称量8g正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；按比例向烧杯中再加入8g粒径为70nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；将烧杯置于60℃温度环境下搅拌2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2。
该耐高温耐高价盐的泡排剂的制备步骤如下：
S1、按上述配方比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和水，以及0.02g的稳泡剂三乙醇胺，备用；
S2、将羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至55℃并以60r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
实施例3
一种耐高温耐高价盐的泡排剂，包括6g羟磺基甜菜碱表面活性剂、2g阴离子表面活性剂、0.6g苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、1.5g疏水改性纳米SiO2颗粒和89.9g水。其中，
①羟磺基甜菜碱表面活性剂采用具有如下化学结构式的烷基羟磺基甜菜碱：
其制备方法为：将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；将碳数为16的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
②阴离子表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠；
③苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物采用同实施例1的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物；
④疏水改性纳米SiO2颗粒采用通过如下制备方法制得的产品：在烧杯中加入80g无水乙醇作为溶剂；称量8g正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；按比例向烧杯中再加入8g粒径为80nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；将烧杯置于60℃温度环境下搅拌2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2。
该耐高温耐高价盐的泡排剂的制备步骤如下：
S1、按上述配方比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和水，以及0.04g的稳泡剂三乙醇胺，备用；
S2、将羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至50℃并以50r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
实施例4
一种耐高温耐高价盐的泡排剂，包括4g羟磺基甜菜碱表面活性剂、6g阴离子表面活性剂、0.7g苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、3g疏水改性纳米SiO2颗粒和86.3g水。其中，
①羟磺基甜菜碱表面活性剂采用具有如下化学结构式的烷基羟磺基甜菜碱：
其制备方法为：将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；将碳数为16的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
②阴离子表面活性剂采用十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)；
③苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物采用同实施例1的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物；
④疏水改性纳米SiO2颗粒采用通过如下制备方法制得的产品：在烧杯中加入80g无水乙醇作为溶剂；称量8g正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；按比例向烧杯中再加入8g粒径为50nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；将烧杯置于60℃温度环境下搅拌2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2。
该耐高温耐高价盐的泡排剂的制备步骤如下：
S1、按上述配方比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和水，以及0.07g的稳泡剂二乙醇胺，备用；
S2、将羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至45℃并以60r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
实施例5
一种耐高温耐高价盐的泡排剂，包括2g羟磺基甜菜碱表面活性剂、4g阴离子表面活性剂、0.8g苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、3.5g疏水改性纳米SiO2颗粒和89.7g水。其中，
①羟磺基甜菜碱表面活性剂采用具有如下化学结构式的烷基羟磺基甜菜碱：
其制备方法为：将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；将碳数为16的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
②阴离子表面活性剂采用十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)；
③苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物采用同实施例1的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物；
④疏水改性纳米SiO2颗粒采用通过如下制备方法制得的产品：在烧杯中加入80g无水乙醇作为溶剂；称量8g正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；按比例向烧杯中再加入8g粒径为40nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；将烧杯置于60℃温度环境下搅拌2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2。
该耐高温耐高价盐的泡排剂的制备步骤如下：
S1、按上述配方比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和水，以及0.01g的稳泡剂二乙醇胺，备用；
S2、将羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至40℃并以80r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
性能测试：
采用JPM2012泡沫分析仪对实施例1～5制备的泡排剂以及对比例的产品起泡并记录其在不同温度下和不同盐水浓度下测试其起泡高度、泡沫半衰期和携液能力四项性能数据。模拟盐水的采用物质的量浓度比为1:1的氯化钙溶液和氯化镁溶液混合配制而成。其中，对比例为市场购买的普通耐盐泡排剂。
测试结果如下表1和下表2所示。
表1：
表2：
从上表1的测试结果可以看出，实施例1制备的泡排剂在6mol/L的盐溶液中，随着温度的升高，泡沫性能下降很少，仍然保持好的起泡高度和半衰期，可见其应用于6mol/L的盐溶液中在80～120℃温度范围内性能表现良好，该实施例也为本申请的最佳实施例；而实施例2～5制备的泡排剂的泡沫性能虽然较实施例1有所降低但差距不大，均满足施工使用要求。
而从上表2的测试结果可知，在100℃环境下，实施例1制备的泡排剂随着盐浓度升高，起泡高度有所降低，但泡沫稳定性显著提高，可见本申请的泡排剂在高浓度Mg2+、Ca2+溶液中不仅不会受到影响而导致性能下降，反而对半衰期提升有积极作用，证明本申请的泡排剂在高温高价盐溶液中具有较好的应用前景；同样地，实施例2～5也表现出相同的性能。
综上所述，本申请采用羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物和改性二氧化硅纳米颗粒进行复配，实现了在高温高盐含量下，泡排剂的泡沫稳定性和携液量仍较高，且随着特定盐含量的增加，泡沫稳定性更好，解决了现有泡排剂不能兼具抗高温和抗盐的缺陷；各组分配伍效果好、泡排效果好，成本低、环境友好，在制备方法上也具有反应条件不苛刻、易于生产的优势。
Claims (7)
1.一种耐高温抗高价盐离子泡排剂，其特征在于，其为由以质量分数计的2％～10％的羟磺基甜菜碱表面活性剂、2％～6％的阴离子表面活性剂、0.3％～0.8％的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、1％～3.5％的疏水改性纳米SiO2颗粒和余量的水构成，各组分的含量总计为100％；其中，
所述羟磺基甜菜碱表面活性剂为烷基羟基磺基甜菜碱，其化学结构式为：
其中，n的取值范围为12～16，M为碱金属离子或铵根离子；
所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐或烷基硫酸盐；烷基苯磺酸盐的化学结构式为：
烷基硫酸盐的化学结构式为：CaH2a+1SOb(M)c，其中，a的取值范围为12～16；b为3或4；M为碱金属离子或铵根离子，c的取值范围为1～3；
疏水改性纳米SiO2颗粒为采用正辛基三乙氧基硅烷改性的二氧化硅纳米颗粒；二氧化硅纳米颗粒的粒径为30～100nm。
2.根据权利要求1所述的耐高温抗高价盐离子泡排剂，其特征在于，各组分的质量分数为：10％的羟磺基甜菜碱表面活性剂、5％的阴离子表面活性剂，0.5％的苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合物，2％的疏水改性纳米SiO2和余量的水。
3.根据权利要求1所述的耐高温抗高价盐离子泡排剂，其特征在于，所述烷基羟磺基甜菜碱采用如下方法制备而成：
S1、将亚硫酸氢钠溶解于水中，并加热至50℃后，用滴液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，待滴加结束后继续反应7h，得到初产物；
S2、将初产物置于室温下自然冷结晶，而后用旋转蒸发仪将冷却析出的白色晶体旋干，得到3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠；
S3、将碳数为12～16的直链烷基叔胺和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠按照摩尔比1:1称量后溶解在甲醇中，并于90℃下回流反应8h，得到浑浊溶液；
S4、将所得浑浊溶液的容积旋转蒸发后得到的目标粗产品用乙醇重结晶三次后得到目标产物。
4.根据权利要求1所述的耐高温抗高价盐离子泡排剂，其特征在于，疏水改性纳米SiO2颗粒采用如下制备方法制备而成：
S1、在烧杯中加入无水乙醇作为溶剂；
S2、称量正辛基三乙氧基硅烷作为修饰剂加入至烧杯中，并置于60℃温度环境下搅拌至少2h，使正辛基三乙氧基硅烷同无水乙醇充分混合并促进正辛基三乙氧基硅烷发生醇解反应；
S3、按比例向烧杯中再加入粒径为30～100nm的SiO2颗粒，并将烧杯置于超声分散机中超声分散至少5min，使纳米SiO2颗粒能够完全分散；
S4、将烧杯置于60℃温度环境下搅拌至少2h，而后将烧杯中的所得产品放入到离心机的离心管中离心3min；而后再置于60℃的真空干燥箱里干燥12h，使乙醇完全挥发，所得固体即为疏水改性纳米SiO2；
其中，纳米SiO2颗粒与修饰剂的质量比为1:(0.5～1)；无水乙醇加量为修饰剂的重量的10倍。
5.根据权利要求1所述的耐高温抗高价盐离子泡排剂，其特征在于，还包括占羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物和疏水改性纳米SiO2颗粒的总重量的0.1～0.5％的醇胺类稳泡剂。
6.根据权利要求5所述的耐高温抗高价盐离子泡排剂，其特征在于，稳泡剂为二乙醇胺或三乙醇胺。
7.一种制备如权利要求7或8所述的耐高温抗高价盐离子泡排剂的制备方法，其特征在于，步骤为：
S1、按比例称取羟磺基甜菜碱表面活性剂、阴离子表面活性剂、苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物、疏水改性纳米SiO2颗粒和稳泡剂，备用；
S2、将称取的羟磺基甜菜碱表面活性剂和阴离子表面活性剂加入到带搅拌的反应釜中，加热至40～55℃并以50～80r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟；将搅拌均匀的混合物取出与疏水改性纳米SiO2和苯乙烯-甲基丙烯磺酸钠共聚物混合均匀后，置于超声分散箱中超声分散1h；
S3、向混合物中加入稳泡剂并充分搅拌均匀，待所有原料溶解充分后冷却包装即所制得的耐高温耐高价盐的泡排剂组合物。
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Legal Events
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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