一种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂及其制备方法和应用
【专利说明】一种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂及其制备方法和应用 【技术领域】
[0001] 本发明属于胶体与界面化学领域，具体涉及一种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂及 其制备方法和应用。 【【背景技术】】
[0002] 随着气田开发逐渐进入中后期地层气藏不断下降及储层非均质性，天然气流动速 度降低，烃类凝析油或地层水滞留在井底，使得井筒因携液能力差导致井筒内积液严重，导 致天然气产量降低甚至水淹停产。自20世纪70年代初，世界上有许多气田已经应用泡沫排 水采气，在我国特别是长庆和胜利两大油田应用已经十分广泛，泡沫排水采气技术是一项 针对产水气井的辅助开采技术，施工工艺方便、投资小、简单环保见效快已经产生优异的经 济效益。
[0003]在气井泡沫排液中，所用起泡剂的类型、浓度等直接影响排液效率。表面活性剂以 其低界面张力和高起泡性能，在含盐、含油介质中作为驱水剂使用，在气田钻井的过程中， 矿化水被吸收进含气岩层的微通道中，阻止了油、气通过这些微通道，使得气采收率降低。 但是，一般泡排剂只能在去离子水中较大地降低气液界面的表面张力、亲水亲油平衡值在 9-15范围内具有高起泡、携液性能，在钻井过程的由于高矿化度、高含油的极端使用环境使 泡排剂降低或失去这些性能，因此好的泡排剂还应具有以下性能：（1)起泡能力强，在高矿 化水和凝析油中不变质；（2)泡沫携液量大；（3)泡沫有一定的稳定性。从而，具有特殊结构 和官能团的抗油、抗高矿化度泡排剂的设计和应用显得十分重要。然而现有的一般泡排剂 不能满足上述性能要求。 【
【发明内容】
】
[0004]本发明目的提供了一种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂及其制备方法和应用，该泡 排剂主剂起泡稳泡能力强，在高矿化水和凝析油中性能不变质并且泡沫携液量大，合成工 艺简单成本低，易实现产业化。
[0005]本发明为解决上述技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
[0006] -种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂，其结构式为：
[0007]
[0008] R为碳原子数为C8~C22的长链烷基。
[0009] -种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (1)中间体合成：
[0011]在带有回流冷凝管的反应器中，加入月桂酸、椰子油酸和油酸组成的脂肪酸混合 物，再加入N，N-二甲基-1，3-丙二胺和催化剂，脂肪酸混合物与N，N-二甲基-1，3-丙二胺摩 尔比为1: (1.05~1.10);在140~160°C进行缩合反应，测试游离脂肪酸含量小于等于2% 后，反应结束后冷却后放置过夜，得到中间产物长链烷基叔胺；
[0012] ⑵季铵化：
[0013]按照摩尔比为1: (1.05~1.10)称取中间产物长链烷基叔胺和氯乙酸钠，加入到溶 剂中配成质量浓度35 %的溶液，在60~90°C发生亲核取代反应，测试游离胺含量小于0.5 % 后，反应结束得到脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述的脂肪酸混合物中，月桂酸、椰子油酸、油酸的摩 尔比为(2~4):1:1。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述的溶剂为水或乙醇水溶液。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述的乙醇水溶液的重量百分比< 10wt%。
[0017]作为本发明的进一步改进，所述的催化剂为碱性催化剂，碱性催化剂为氢氧化钾 或氢氧化钠。
[0018]上述脂肪酸酰胺丙基甜菜碱在气井泡沫排液中作为泡排剂主剂的应用，适用于矿 化度高于25X104mg/L，凝析油含量高达30 %的环境。
[0019]本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0020] 本发明的泡排剂起泡、稳泡性能好，泡沫携液量大，在各种极端环境下泡沫驱油具 有优异的性能，具有广阔的前景。
[0021] 本发明一种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡排剂的制备方法工艺简单，成本低，易实现 大规模产业化，采用月桂酸、椰子油酸和油酸组成的脂肪酸混合物，再加入N，N_二甲基-1， 3_丙二胺和催化剂，通过调节三种脂肪酸的比例，使得泡排剂主剂具有合适的的cmc值。与 现有技术的单一脂肪酸相比，产品的起泡稳泡能力强，能满足不同条件下的使用需求。利用 本发明制备的泡排剂起泡、稳泡性能好，泡沫携液量大，在各种极端环境下泡沫驱油具有优 异的性能，具有广阔的前景。
[0022] 本发明尤其在高矿化水和凝析油中性能稳定并且泡沫携液量大，适用于矿化度高 于25X104mg/L，析油含量高达30%的高矿化度高含油的极端环境。 【【具体实施方式】】
[0023]本发明利用甜菜碱表面活性剂作为泡排剂的界面张力、表面粘度的原理，针对长 庆油田气井筒中高矿化度和高凝析油的条件，设计并制备了一种脂肪酸酰胺丙基甜菜碱泡 排剂，作为一种气井泡沫排液用泡排剂主剂。
[0024]制备方法如下：
[0025]第一步(叔胺的合成）：一定摩尔比加入月桂酸、椰子油酸、油酸(顺-9-十八烯酸） 与N，N-二甲基-1，3-丙二胺为原料，在140~160°C进行缩合反应3~4h，得到中间产物长链 烷基叔胺；月桂酸、椰子油酸、油酸的摩尔比为2~4:1:1，脂肪酸与N，N-二甲基-1，3_丙二胺 摩尔比为1:1.05~1.10。
[0026]第二步(季铵化）：将中间产物与氯乙酸钠于60~90°C发生亲核取代反应3~6h，测 试游离胺含量小于〇. 5%，反应结束得到即所述的气井泡沫排液所用的泡排主剂；中间产物 长链烷基叔胺与氯乙酸钠摩尔比为1:1.05~1.10。其中，溶剂一般为水，可根据需求加入一 定量的乙醇，乙醇<l〇wt%，将反应物配成35%的溶液。
[0027]为进一步了解本发明的内容，特点及功效，现举例以下实施例，详细说明如下。
[0028] 实施例1
[0029] 在带有回流冷凝管的反应器中，按照摩尔比为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-丙二胺约1.05mol，催化剂氢氧化钾 1.28g，在160°C进行缩合反应4h，测试游离脂肪酸含量小于等于2%，反应结束后冷却后放 置过夜，得到中间产物长链烷基叔胺;称取第一步制备的长链烷基叔胺1.Omol，加入氯乙酸 钠1.05mol，加入到溶剂水中，配成35%的溶液，60°C发生亲核取代反应6h，测试游离胺含量 小于0.5%，反应结束得到脂肪酸酰胺丙基甜菜碱，即耐高矿化度耐凝析油的泡排剂主剂。
[0030] 实施例2
[0031]在带有回流冷凝管的反应器中，按照摩尔比为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-丙二胺约1.05mol，催化剂氢氧化钾 1.5g，在140°C进行缩合反应4h，测试游离脂肪酸含量小于等于2%，反应结束后冷却后放置 过夜，得到中间产物长链烷基叔胺;称取第一步制备的长链烷基叔胺1.Omol，加入氯乙酸钠 1.05mol，加入到水中配成35%的溶液，90°C发生亲核取代反应