主乳化剂及其制备方法以及乳化剂组合物及其应用和油基钻井液的制作方法_2

文档序号:9681831阅读:来源:国知局
饱和脂肪酸混合,在低速80-100r/min下搅拌20-30min,然 后将得到的混合物的pH值调节至7-9,接着采用油浴将该混合物加热至220-230°C,同时 采用分水计分水,温度维持在220-230°C下反应3-5小时,之后冷却至室温,得到"不完全酰 胺";然后在常温下,将"不完全酰胺"与酸酐和/或多元羧酸混合,然后采用水浴将得到的 混合物加热至75-90°C,在200-500r/min下搅拌6-10小时。
[0028] 所述脂肪酸类化合物可以通过商购得到,也可以按照本领域公知的各种方法制备 得到。优选地,所述脂肪酸类化合物按照以下方法制备得到:在150-180°C下,将第二不饱 和脂肪酸以及不饱和酸酐和/或不饱和多元羧酸反应3-5小时,所述第二不饱和脂肪酸含 有至少一个不饱和双键且包括14-30个碳原子。
[0029] 在所述脂肪酸类化合物的上述制备过程中,第二不饱和脂肪酸以及不饱和酸酐和 /或不饱和多元羧酸中的不饱和双键发生加成反应和/或第二不饱和脂肪酸以及不饱和酸 酐和/或不饱和多元羧酸之间发生缩合反应,从而形成脂肪酸类化合物。
[0030] 本发明对所述第二不饱和脂肪酸以及不饱和酸酐和不饱和多元羧酸的种类和用 量没有特别地限定。例如,所述第二不饱和脂肪酸可以为现有的各种带有至少一个不饱和 双键且包括14-30个碳原子、优选包括14-20个碳原子的脂肪酸,从原料易得性的角度考 虑,所述第二不饱和脂肪酸优选为棕榈酸、亚油酸和油酸中的至少一种。所述不饱和酸酐可 以为现有的带有不饱和双键的酸酐,从原料易得性的角度考虑,所述不饱和酸酐优选为纳 迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐和马来酸酐中的至少一种。所述不饱和多元羧酸可以为现有的 各种带有不饱和双键的多元羧酸,从原料易得性的角度考虑,所述不饱和多元羧酸特别优 选为顺丁烯二酸。此外,所述第二不饱和脂肪酸的用量与不饱和酸酐和不饱和多元羧酸的 总用量的重量比可以为(1. 5-4) : 1,优选为(2-4) : 1。
[0031] 本发明提供的主乳化剂的制备方法包括以下步骤:
[0032] (1)将多胺化合物和第一不饱和脂肪酸进行第一酰胺化反应,并将得到的所述第 一酰胺化反应的产物与酸酐和/或多元羧酸进行第二酰胺化反应,得到组分A (含有酰胺类 化合物);
[0033] (2)在150_180°C下,将第二不饱和脂肪酸以及不饱和酸酐和/或不饱和多元羧酸 反应3-5小时,得到组分B (含有脂肪酸类化合物);
[0034] (3)在60-80°C下,将所述组分A和组分B混合2-4小时;
[0035] 在所述组分A的制备过程中,以伯胺基团计的多胺化合物的用量与以羧酸基团计 的第一不饱和脂肪酸的用量的摩尔比为(1. 8-2. 2) : 1,以伯胺基团计的多胺化合物的用量 与以酸酐基团计的酸酐和以羧酸基团计的多元羧酸的总用量的摩尔比为(1.8-2. 2): 1,所 述第一不饱和脂肪酸含有至少一个不饱和双键且包括14-30个碳原子;
[0036] 在所述组分B的制备过程中,所述第二不饱和脂肪酸含有至少一个不饱和双键且 包括14-30个碳原子。
[0037] 所述多胺化合物是指包括至少两个伯胺基团的化合物。优选地,所述多胺化合物 除了含有至少两个伯胺基团之外,还含有至少一个仲胺基团。从原料易得性的角度考虑,所 述多胺化合物优选为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺和间苯二胺中的至少一种。
[0038] 所述第一不饱和脂肪酸可以为现有的各种带有至少一个不饱和双键且包括 14-30个碳原子、优选包括14-20个碳原子的脂肪酸,从原料易得性的角度考虑,所述第一 不饱和脂肪酸优选为棕榈酸、亚油酸和油酸中的至少一种。所述酸酐的种类也可以为本 领域的常规选择,从原料易得性的角度考虑,所述酸酐优选为醋酸酐、顺式-3, 6-内亚甲 基-1,2, 3, 6-四氢邻苯二甲酸酐(纳迪克酸酐)、甲基纳迪克酸酐、丁二酸酐和马来酸酐中 的至少一种。所述多元羧酸的种类也可以为本领域的常规选择,从原料易得性的角度考虑, 所述多元羧酸优选为丙二酸、乙二酸、丁二酸、丙三羧酸和2-羟基丙烷-1,2, 3-三羧酸中的 至少一种。
[0039] 本发明对所述第一酰胺化反应和第二酰胺化反应的条件均没有特别地限定。例 如,第一酰胺化反应的条件通常包括反应温度可以为220-230°C,pH值可以为7-9,反应时 间可以为3-5小时;第二酰胺化反应的条件通常包括反应温度可以为75-90°C,pH值可以为 7-9,反应时间可以为6-10小时。
[0040] 根据本发明的一种【具体实施方式】,所述组分A按照以下方式制备得到:在常温下, 将多胺化合物和第一不饱和脂肪酸混合,在低速80-100r/min下搅拌20-30min,然后将得 到的混合物的pH值调节至7-9,接着采用油浴将该混合物加热至220-230°C,同时采用分水 计分水,温度维持在220-230°C下反应3-5小时,之后冷却至室温,得到"不完全酰胺";然后 在常温下,将"不完全酰胺"与酸酐和/或多元羧酸混合,然后采用水浴将得到的混合物加 热至 75-90°C,在 200-500r/min 下搅拌 6-10 小时。
[0041] 本发明对所述第二不饱和脂肪酸以及不饱和酸酐和不饱和多元羧酸的种类和用 量没有特别地限定。例如,所述第二不饱和脂肪酸可以为现有的各种带有至少一个不饱和 双键且包括14-30个碳原子、优选包括14-20个碳原子的脂肪酸,从原料易得性的角度考 虑,所述第二不饱和脂肪酸优选为棕榈酸、亚油酸和油酸中的至少一种。所述不饱和酸酐可 以为现有的带有不饱和双键的酸酐,从原料易得性的角度考虑,所述不饱和酸酐优选为纳 迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐和马来酸酐中的至少一种。所述不饱和多元羧酸可以为现有的 各种带有不饱和双键的多元羧酸,从原料易得性的角度考虑,所述不饱和多元羧酸特别优 选为顺丁烯二酸。此外,所述第二不饱和脂肪酸的用量与不饱和酸酐和不饱和多元羧酸的 总用量的重量比可以为(1. 5-4) : 1,优选为(2-4) : 1。
[0042] 根据本发明提供的主乳化剂的制备方法,步骤(3)中,所述组分A与组分B的重量 比可以为(1. 5-9) : 1,优选为(2. 5-5) : 1。
[0043] 本发明还提供了由上述方法制备得到的主乳化剂。虽然本发明没有通过表征验证 过由上述方法得到的主乳化剂的组分,但是可以根据反应机理推测出所述主乳化剂中含有 所述酰胺类化合物和所述脂肪酸类化合物。
[0044] 此外,本发明还提供了一种乳化剂组合物,所述乳化剂组合物包括主乳化剂和助 乳化剂,其中,所述主乳化剂为上述主乳化剂。
[0045] 在所述乳化剂组合物中,所述主乳化剂与助乳化剂的重量比可以为(2-5) : 1,优选 为(2. 5-4) :1。此外,所述助乳化剂的种类可以为本领域的常规选择,例如,可以为聚酰胺类 助乳化剂,具体为本领域技术人员均能知悉,在此不作赘述。
[0046] 本发明还提供了上述主乳化剂或乳化剂组合物作为钻井液乳化剂的应用。
[0047] 本发明提供的油基钻井液含有钻井液基浆和乳化剂,其中,所述乳化剂为上述主 乳化剂或乳化剂组合物。
[0048] 本发明对所述乳化剂的用量没有特别地限定,通常应该根据钻井液基浆的用量进 行选择,例如,相对于100重量份的钻井液基浆,所述乳化剂的用量可以为〇. 5-5重量份,优 选为1. 5-3重量份。
[0049] 本发明提供的油基钻井液的主要改进之处在于提供了一种新的乳化剂,而钻井液 基浆的种类和具体组分均可以为本领域的常规选择,对此本领域技术人员均能知悉,在此 不作赘述。
[0050] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0051] 实施例1
[0052] 该实施例用于说明本发明提供的主乳化剂的制备方法。
[0053] (1)常温下将反应物按摩尔比二乙烯三胺:油酸=1:1(即以伯胺基团计的二乙 烯三胺的用量与以羧酸基团计的油酸的用量的摩尔比为2:1)混合,并在250r/min下搅拌 20min,然后将得到的混合物的pH值调节至7,接着采用油浴将该混合物加热至225°C,同时 采用分水计分水,并将温度维持在225°C下反应5小时,冷却至室温,得到中间产物"不完全 酰胺"。
[0054] 常温下将"不完全酰胺"与草酸混合(以伯胺基团计的二乙烯三胺的用量与以羧 酸基团计的草酸的用量的摩尔比为2:1),然后将得
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