一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及其制備方法和應用
【專利說明】一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及其制備方法和應用 【技術領域】
[0001] 本發明屬于膠體與界面化學領域，具體涉及一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及 其制備方法和應用。 【【背景技術】】
[0002] 隨著氣田開發逐漸進入中后期地層氣藏不斷下降及儲層非均質性，天然氣流動速 度降低，烴類凝析油或地層水滯留在井底，使得井筒因攜液能力差導致井筒內積液嚴重，導 致天然氣產量降低甚至水淹停產。自20世紀70年代初，世界上有許多氣田已經應用泡沫排 水采氣，在我國特別是長慶和勝利兩大油田應用已經十分廣泛，泡沫排水采氣技術是一項 針對產水氣井的輔助開采技術，施工工藝方便、投資小、簡單環保見效快已經產生優異的經 濟效益。
[0003]在氣井泡沫排液中，所用起泡劑的類型、濃度等直接影響排液效率。表面活性劑以 其低界面張力和高起泡性能，在含鹽、含油介質中作為驅水劑使用，在氣田鉆井的過程中， 礦化水被吸收進含氣巖層的微通道中，阻止了油、氣通過這些微通道，使得氣采收率降低。 但是，一般泡排劑只能在去離子水中較大地降低氣液界面的表面張力、親水親油平衡值在 9-15范圍內具有高起泡、攜液性能，在鉆井過程的由于高礦化度、高含油的極端使用環境使 泡排劑降低或失去這些性能，因此好的泡排劑還應具有以下性能：（1)起泡能力強，在高礦 化水和凝析油中不變質；（2)泡沫攜液量大；（3)泡沫有一定的穩定性。從而，具有特殊結構 和官能團的抗油、抗高礦化度泡排劑的設計和應用顯得十分重要。然而現有的一般泡排劑 不能滿足上述性能要求。 【
【發明內容】
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[0004]本發明目的提供了一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑及其制備方法和應用，該泡 排劑主劑起泡穩泡能力強，在高礦化水和凝析油中性能不變質并且泡沫攜液量大，合成工 藝簡單成本低，易實現產業化。
[0005]本發明為解決上述技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：
[0006] -種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑，其結構式為：
[0007]
[0008] R為碳原子數為C8~C22的長鏈烷基。
[0009] -種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑的制備方法，包括以下步驟：
[0010] (1)中間體合成：
[0011]在帶有回流冷凝管的反應器中，加入月桂酸、椰子油酸和油酸組成的脂肪酸混合 物，再加入N，N-二甲基-1，3-丙二胺和催化劑，脂肪酸混合物與N，N-二甲基-1，3-丙二胺摩 爾比為1: (1.05~1.10);在140~160°C進行縮合反應，測試游離脂肪酸含量小于等于2% 后，反應結束后冷卻后放置過夜，得到中間產物長鏈烷基叔胺；
[0012] ⑵季銨化：
[0013]按照摩爾比為1: (1.05~1.10)稱取中間產物長鏈烷基叔胺和氯乙酸鈉，加入到溶 劑中配成質量濃度35 %的溶液，在60~90°C發生親核取代反應，測試游離胺含量小于0.5 % 后，反應結束得到脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述的脂肪酸混合物中，月桂酸、椰子油酸、油酸的摩 爾比為(2~4):1:1。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述的溶劑為水或乙醇水溶液。
[0016] 作為本發明的進一步改進，所述的乙醇水溶液的重量百分比< 10wt%。
[0017]作為本發明的進一步改進，所述的催化劑為堿性催化劑，堿性催化劑為氫氧化鉀 或氫氧化鈉。
[0018]上述脂肪酸酰胺丙基甜菜堿在氣井泡沫排液中作為泡排劑主劑的應用，適用于礦 化度高于25X104mg/L，凝析油含量高達30 %的環境。
[0019]本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0020] 本發明的泡排劑起泡、穩泡性能好，泡沫攜液量大，在各種極端環境下泡沫驅油具 有優異的性能，具有廣闊的前景。
[0021] 本發明一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡排劑的制備方法工藝簡單，成本低，易實現 大規模產業化，采用月桂酸、椰子油酸和油酸組成的脂肪酸混合物，再加入N，N_二甲基-1， 3_丙二胺和催化劑，通過調節三種脂肪酸的比例，使得泡排劑主劑具有合適的的cmc值。與 現有技術的單一脂肪酸相比，產品的起泡穩泡能力強，能滿足不同條件下的使用需求。利用 本發明制備的泡排劑起泡、穩泡性能好，泡沫攜液量大，在各種極端環境下泡沫驅油具有優 異的性能，具有廣闊的前景。
[0022] 本發明尤其在高礦化水和凝析油中性能穩定并且泡沫攜液量大，適用于礦化度高 于25X104mg/L，析油含量高達30%的高礦化度高含油的極端環境。 【【具體實施方式】】
[0023]本發明利用甜菜堿表面活性劑作為泡排劑的界面張力、表面粘度的原理，針對長 慶油田氣井筒中高礦化度和高凝析油的條件，設計并制備了一種脂肪酸酰胺丙基甜菜堿泡 排劑，作為一種氣井泡沫排液用泡排劑主劑。
[0024]制備方法如下：
[0025]第一步(叔胺的合成）：一定摩爾比加入月桂酸、椰子油酸、油酸(順-9-十八烯酸） 與N，N-二甲基-1，3-丙二胺為原料，在140~160°C進行縮合反應3~4h，得到中間產物長鏈 烷基叔胺；月桂酸、椰子油酸、油酸的摩爾比為2~4:1:1，脂肪酸與N，N-二甲基-1，3_丙二胺 摩爾比為1:1.05~1.10。
[0026]第二步(季銨化）：將中間產物與氯乙酸鈉于60~90°C發生親核取代反應3~6h，測 試游離胺含量小于〇. 5%，反應結束得到即所述的氣井泡沫排液所用的泡排主劑；中間產物 長鏈烷基叔胺與氯乙酸鈉摩爾比為1:1.05~1.10。其中，溶劑一般為水，可根據需求加入一 定量的乙醇，乙醇<l〇wt%，將反應物配成35%的溶液。
[0027]為進一步了解本發明的內容，特點及功效，現舉例以下實施例，詳細說明如下。
[0028] 實施例1
[0029] 在帶有回流冷凝管的反應器中，按照摩爾比為2:1:1的比例加入月桂酸0.5mol、椰 子油酸0.25mol、油酸0.25mol，加入N，N-二甲基-1,3-丙二胺約1.05mol，催化劑氫氧化鉀 1.28g，在160°C進行縮合反應4h，測試游離脂肪酸含量小于等于2%，反應結束后冷卻后放 置過夜，得到中間產物長鏈烷基叔胺;稱取第一步制備的長鏈烷基叔胺1.Omol，加入氯乙酸 鈉1.05mol，加入到溶劑水中，配成35%的溶液，60°C發生親核取代反應6h，測試游離胺含量 小于0.5%，反應結束得到脂肪酸酰胺丙基甜菜堿，即耐高礦化度耐凝析油的泡排劑主劑。
[0030] 實施例2
[0031]在帶有回流冷凝管的反應器中，按照摩爾比為2:1:1的比例加入月桂酸0.5mol、椰 子油酸0.25mol、油酸0.25mol，加入N，N-二甲基-1,3-丙二胺約1.05mol，催化劑氫氧化鉀 1.5g，在140°C進行縮合反應4h，測試游離脂肪酸含量小于等于2%，反應結束后冷卻后放置 過夜，得到中間產物長鏈烷基叔胺;稱取第一步制備的長鏈烷基叔胺1.Omol，加入氯乙酸鈉 1.05mol，加入到水中配成35%的溶液，90°C發生親核取代反應