CN117903019A - 一种微泡钻井液用发泡剂及其制备方法 - Google Patents

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郭金爱
王自民
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Abstract

本发明提供了一种微泡钻井液用发泡剂的制备方法，包括：将含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物进行第一反应，得到第一反应物；将亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷进行第二反应，得到第二反应物；将所述第一反应物和第二反应物进行第三反应，得到微泡钻井液用发泡剂。本发明制备的微泡钻井液用发泡剂具有良好的抗污染性能，可用于高抗盐、油污染微泡钻井液配制。

Description

一种微泡钻井液用发泡剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学助剂技术领域，尤其涉及一种微泡钻井液用发泡剂及其制备方法。
背景技术
随着国内石油行业勘探开发的持续进行，油气藏地层压力系数逐年降低，部分油气藏地层压力系数甚至低于1.0。在这类低压地层钻井过程中，使用常规钻井液极易造成钻井液漏失，必须使用低密度钻井液，降低钻井液漏失概率。针对上述问题，现有技术中的微泡钻井液具有密度低，现场不用添加注入气体的设备，能有效防止低压破碎、高渗透率砂岩及裂缝性漏失地层漏失，保护油气层，降低钻井综合成本等优势。微泡钻井液的技术核心在于形成微泡的发泡剂。在微泡钻井液中，发泡剂采用的都是常用表面活性剂的组合，虽然在淡水条件下发泡性能较强，但在盐污染及原油污染条件下(如地层存在盐层或出油)，由于抗盐、油性能不足，常用表面活性剂难以形成稳定的泡沫，无法保证微泡钻井液性能稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微泡钻井液用发泡剂及其制备方法，本发明提供的发泡剂具有良好抗盐、油污染性能，在盐、油污染条件下仍具有较强的发泡性能和泡沫稳定性。
本发明提供了一种微泡钻井液用发泡剂的制备方法，包括：
将含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物进行第一反应，得到第一反应物；
将亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷进行第二反应，得到第二反应物；
将所述第一反应物和第二反应物进行第三反应，得到微泡钻井液用发泡剂。
优选的，所述含氟化合物选自六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体中的一种或几种。
优选的，所述缚酸剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的一种或几种。
优选的，所述有机溶剂选自乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或几种。
优选的，所述氨基化合物选自N,N-二甲基乙二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基丁二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二乙基丙二胺、N,N-二乙基丁二胺中的一种或几种。
优选的，所述含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物的用量比例为1mol：(0.5～1.5)mol：(100～500)mL：(0.8～1.5)mol；
所述亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷的用量比例为(0.8～1.5)mol：(200～1000)mL：(0.8～1.5)mol；
所述含氟化合物和亚硫酸氢钠的摩尔比为1：(0.8～1.5)。
优选的，所述第一反应的温度为0～60℃，时间为2～12h。
优选的，所述第二反应的温度为50～90℃，时间为1～8h。
优选的，所述第三反应的温度为60～100℃，时间为2～12h。
本发明提供了一种微泡钻井液用发泡剂，包括式I结构：
式I中，R1＝C6F11或C9F17，R2＝CH3或C2H5，n为2～4的整数。
本发明制备的微泡钻井液用发泡剂具有良好的抗污染性能，可用于高抗盐、油污染微泡钻井液配制。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。
本发明提供了一种微泡钻井液用发泡剂，包括式I结构：
式I中，R1＝C6F11或C9F17，R2＝CH3或C2H5，n为2～4的整数。
本发明提供了一种上述技术方案所述的微泡钻井液用发泡剂的制备方法，包括：
将含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物进行第一反应，得到第一反应物；
将亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷进行第二反应，得到第二反应物；
将所述第一反应物和第二反应物进行第三反应，得到微泡钻井液用发泡剂。
在本发明中，所述含氟化合物优选选自六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体中的一种或几种。
在本发明中，所述缚酸剂优选选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的一种或几种。
在本发明中，所述有机溶剂优选选自乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或几种。
在本发明中，所述氨基化合物优选选自N,N-二甲基乙二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基丁二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二乙基丙二胺、N,N-二乙基丁二胺中的一种或几种。
在本发明中，所述含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物的用量比例优选为1mol：(0.5～1.5)mol：(100～500)mL：(0.8～1.5)mol，更优选为1mol：(0.8～1.2)mol：(200～400)mL：(1.0～1.3)mol，最优选为1mol：1mol：300mL：1.2mol。
在本发明中，所述第一反应的温度优选为0～60℃，更优选为10～50℃，更优选为20～40℃，最优选为30℃；所述第一反应的时间优选为2～12h，更优选为4～10h，最优选为6～8h。
在本发明中，所述第一反应结束后优选还包括：
将得到产物过滤后蒸馏，得到第一反应物。
在本发明中，所述过滤后优选得到滤液；所述蒸馏优选为减压蒸馏；所述减压蒸馏的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃，最优选为70～80℃。
在本发明中，所述水优选为去离子水。
在本发明中，所述亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷的用量比例优选为(0.8～1.5)mol：(200～1000)mL：(0.8～1.5)mol，更优选为(1.0～1.3)mol：(400～800)mL：(1.0～1.3)mol，最优选为1.2mol：600mL：1.2mol。
在本发明中，所述第二反应的温度优选为50～90℃，更优选为60～80℃，最优选为70℃；所述第二反应的时间优选为1～8h，更优选为2～6h，最优选为3～5h。
在本发明中，所述含氟化合物和亚硫酸氢钠的摩尔比优选为1：(0.8～1.5)，更优选为1:(1.0～1.3)，最优选为1:1.2。
在本发明中，所述第三反应的温度优选为60～100℃，更优选为70～90℃，最优选为80℃；所述第三反应的时间优选为2～12h，更优选为4～10h，最优选为6～8h。
在本发明中，所述微泡钻井液用发泡剂的制备方法优选包括：
将1mol含氟化合物、0.5～1.5mol缚酸剂和100～500mL有机溶剂加入反应器中搅拌均匀，然后将0.8～1.5mol胺基化合物加入反应器中，在0～60℃反应2～12h，反应结束后过滤，将滤液在50～100℃减压蒸馏得到反应物Ⅰ，待用。将0.8～1.5mol亚硫酸氢钠和200～1000mL去离子水加入反应器中，混合均匀后加入0.8～1.5mol环氧氯丙烷，在50～90℃反应1～8h，然后将反应物Ⅰ加入反应器中，在60～100℃下反应2～12h，得到微泡钻井液用发泡剂。
本发明制备的微泡钻井液用发泡剂具有良好的抗污染性能，可用于高抗盐、油污染微泡钻井液配制。
实施例1
将1mol六氟丙烯二聚体、1.2mol碳酸钾和100mL二氯甲烷加入反应器中搅拌均匀，然后将1.5molN,N-二甲基乙二胺加入反应器中，在0℃反应10h，反应结束后过滤，将滤液在80℃减压蒸馏得到反应物Ⅰ，待用。将1.1mol亚硫酸氢钠和400mL去离子水加入反应器中，混合均匀后加入0.8mol环氧氯丙烷，在60℃反应5h，然后将反应物Ⅰ加入反应器中，在100℃下反应2h，得到微泡钻井液用发泡剂。
实施例2
将1mol六氟丙烯三聚体、0.5mol氢氧化钠和200mL乙酸乙酯加入反应器中搅拌均匀，然后将1.3molN,N-二甲基丙二胺加入反应器中，在20℃反应12h，反应结束后过滤，将滤液在100℃减压蒸馏得到反应物Ⅰ，待用。将0.8mol亚硫酸氢钠和1000mL去离子水加入反应器中，混合均匀后加入1.0mol环氧氯丙烷，在90℃反应1h，然后将反应物Ⅰ加入反应器中，在60℃下反应12h，得到微泡钻井液用发泡剂。
实施例3
将1mol六氟丙烯三聚体、1.5mol三乙胺和500mL乙醚加入反应器中搅拌均匀，然后将0.8mol N,N-二乙基丙二胺加入反应器中，在60℃反应2h，反应结束后过滤，将滤液在50℃减压蒸馏得到反应物Ⅰ，待用。将1.5mol亚硫酸氢钠和200mL去离子水加入反应器中，混合均匀后加入1.5mol环氧氯丙烷，在50℃反应8h，然后将反应物Ⅰ加入反应器中，在80℃下反应8h，得到微泡钻井液用发泡剂。
实施例4～6
按照实施例1的方法制备得到微泡钻井液用发泡剂，与实施例1的区别在于，采用下表中的反应物以及反应物用量：
对比例1
将70g十二烷基硫酸钠和30g十二烷基苯磺酸钠固体混合均匀，得到发泡剂。
性能检测
1、发泡剂性能评价
将实施例1～6和对比例1制备的发泡剂进行性能评价。
(1)抗盐性能
将发泡剂在100mL清水中充分溶解均匀，然后加入36g NaCl，充分溶解后用高速搅拌机以10000r/min速度搅拌1min，然后将形成的泡沫浆倒入量筒中，记录泡沫体积及泡沫浆析出50mL发泡基液所用的时间，作为泡沫半衰期；结果如下：
表面活性剂类型 起泡体积/mL 半衰期/min
实施例1 420 5.4
实施例2 600 8.1
实施例3 550 7.2
实施例4 480 6.0
实施例5 580 7.5
实施例6 440 5.7
对比例1 180 0.4
(2)抗油性能
将发泡剂在100mL清水中充分溶解均匀，升温至50℃，然后加入10g白油(3#)，后用高速搅拌机以10000r/min速度搅拌1min，然后将形成的泡沫浆倒入量筒中，记录泡沫体积及泡沫浆析出50mL发泡基液所用的时间，作为泡沫半衰期，结果如下：
表面活性剂类型 起泡体积/mL 半衰期/min
实施例1 350 4.8
实施例2 560 7.0
实施例3 520 6.5
实施例4 390 5.1
实施例5 550 6.7
实施例6 360 4.8
对比例1 120 /
由上述两表可知，在相同条件下对比例1制备的发泡剂抗盐、抗油污染性能较差，难以形成稳定性泡沫；而本发明实施例制得的发泡剂抗盐、油污染性能好，在高盐、油污染条件下，仍具有良好的发泡性能和泡沫稳定性。
本发明制备的微泡钻井液用发泡剂具有良好的抗污染性能，可用于高抗盐、油污染微泡钻井液配制。
虽然已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但是这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，以使特定情形、材料、物质组成、物质、方法或过程适宜于本申请的目标、精神和范围。所有此类修改都意图在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本申请的限制。

Claims (10)

1.一种微泡钻井液用发泡剂的制备方法，包括：
将含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物进行第一反应，得到第一反应物；
将亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷进行第二反应，得到第二反应物；
将所述第一反应物和第二反应物进行第三反应，得到微泡钻井液用发泡剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟化合物选自六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缚酸剂选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙醚、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基化合物选自N,N-二甲基乙二胺、N,N-二甲基丙二胺、N,N-二甲基丁二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二乙基丙二胺、N,N-二乙基丁二胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟化合物、缚酸剂、有机溶剂和胺基化合物的用量比例为1mol：(0.5～1.5)mol：(100～500)mL：(0.8～1.5)mol；
所述亚硫酸氢钠、水和环氧氯丙烷的用量比例为(0.8～1.5)mol：(200～1000)mL：(0.8～1.5)mol；
所述含氟化合物和亚硫酸氢钠的摩尔比为1：(0.8～1.5)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一反应的温度为0～60℃，时间为2～12h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二反应的温度为50～90℃，时间为1～8h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三反应的温度为60～100℃，时间为2～12h。
10.一种微泡钻井液用发泡剂，包括式I结构：
式I中，R1＝C6F11或C9F17，R2＝CH3或C2H5，n为2～4的整数。
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