一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂及制备方法和用途
【专利摘要】本发明涉及一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂及制备方法和用途。表面活性剂的化合物结构式为：，式中，R1，R2和R3是独立的、饱和的或者不饱和的、直链的、具有10～22个碳原子的烷基链。有益效果是：本发明的表面活性剂对柴油、白油和气制油（合成基）均具有突出的乳化效果，可以用作油基钻井液的主乳化剂，以通常现有技术乳化油基钻井液所需常规量的约1/2的添加率就达到了满意的乳化效果；具有突出的抗高温能力，能抗220℃的高温；本发明的制备方法简单，反应条件温和，操作方便，易于大规模工业化生产。
【专利说明】 一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂及制备方法和用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种非离子型表面活性剂，特别涉及一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂及制备方法和用途。
【背景技术】
[0002]油基钻井液是指以油作为连续相，以水作为分散相，在一定条件下形成的表现出类似油类一些性质的乳化钻井液。和水基钻井液相比，油基钻井液具有抗温能力强、抗污染能力强、润滑性好、抑制性强和易于维护等特点，特别适合于一些高难度井和复杂地层的钻探开发。油基钻井液本质是油包水的不稳定乳状液体系，水要保持在油中的高度分散就要加入乳化剂。性能优异的乳化剂是确保乳状液体系中的分散相保持较长期稳定的决定因素，特别是在深井、超深井的闻温条件下，更是维持油基钻井液稳定的关键因素。
[0003]《油粮加工》杂质2008年11月第11期刊登了一篇题为《废食用大豆油的新用途研究》的资料，介绍了一类由脂肪酸制备的油包水型乳化剂，但是抗温能力只有120°C，满足不了高温条件下钻井的需要。
[0004]欧洲专利2029693公布了一类含有较多支链的聚酯酰胺类乳化剂，该乳化剂亲水基团的半径比常规乳化剂的亲水基团半径大，具有较强的吸附力而不易解吸，使用该乳化剂配制的油基钻井液能够迅速去除泥饼，提高钻速。但是由于分子结构中含有较多的支链，导致该乳化剂不具备抗高温的能力，限制了其应用。
[0005]为了提高乳化剂的抗温能力，一类新型的表面活性剂一低聚型表面活性剂被引入到油基钻井液体系中。低聚型表面活性剂是将二?五个的表面活性剂单体，在其亲水头基或靠近亲水头基部分用联接基团通过化学键将这些单体联接在一起而形成的一类新型表面活性剂。和传统的单链表面活性剂相比，低聚型表面活性剂具有更为优异的性能，例如:更高的表面活性、更好的热稳定性、更丰富的相行为、更强的乳化和润湿能力等。将这种结构特殊、性能优异的新型表面活性剂引入到油基钻井液中作为乳化剂，使得制备的油基钻井液表现出较为优异的性能。
[0006]美国专利0171671公布了一类含有聚氧乙烯链的低聚型表面活性剂作为油基钻井液的乳化剂，该乳化剂表现出很强的乳化能力，但是由于聚氧乙烯链的加入导致该乳化剂并不具备很强的抗高温能力。
美国专利8163675和中国专利102627577分别公布了一类基于多胺和脂肪酸/马来酸酐的三聚酰胺类乳化剂，该乳化剂表现出很强的乳化能力和抗高温能力，但是需要高温反应，条件苛刻，成产成本较高。
[0007]美国专利7939470公布了一类阳离子季铵盐类的低聚型表面活性剂作为油基钻井液的乳化剂，还用该乳化剂配制的油基钻井液在高温高压下流变性良好，并且具有优异的润滑性和高渗透率，但是阳离子型乳化剂和其它处理剂的配伍性较差，需要使用特定的醇类作为内相，限制了其大规模的应用。
[0008]本发明是通过一种简单的合成方法制备得到新型低聚型(三聚)酰胺类非离子型表面活性剂，它具有极强的乳化能力，和传统的由单链表面活性剂组成的乳化剂相比加量更低，得到的乳状液也更稳定，而且具有较强的抗高温能力，适合作为抗高温油基钻井液的主乳化剂，而且合成方法简单，反应条件温和，适宜于工业化生产，具有重大的经济效益。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂及制备方法和用途。
[0010]一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂，其化合物结构式为:
【权利要求】
1.一种三聚酰胺类非离子型表面活性剂，其特征是：该表面活性剂的化合物结构式为：
2.根据权利要求1所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的制备方法，其特征是：在 装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口反应器中，加入lOmol的二氯亚砜，缓慢加热至 5(T70°C，用滴液漏斗缓慢加入lmol的有机酸，维持反应l(Tl2h ;反应完全之后，停止加热， 待冷却至室温25?3(TC之后，旋转蒸发除去溶剂二氯亚砜，得到中间产物；将中间产物转移 到装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口反应器中，加入200mL 二氯甲烷，在冰水浴条 件下搅拌，将0. 3mol的二乙烯三胺溶解到50mL 二氯甲烷中并通过滴液漏斗缓慢加入到三 口反应器中，维持反应6h，再加入0. ro. 2mol的碱，继续搅拌疒3h，反应完后，静置待其分 层，取上层油状物，用旋转蒸发仪除去二氯甲烷以及生成的水，在真空干燥器，于温度60°C 条件下干燥12h，得到棕褐色液体，即本发明的乳化剂，代号AM-1。
3.根据权利要求2所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的制备方法，其特征是：所 述的有机酸采用油酸、亚油酸、棕榈酸、月桂酸、硬脂酸、肉豆蘧酸、妥尔油脂肪酸或椰子油 酸以及它们的混合物。
4.根据权利要求2所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的制备方法，其特征是：所 述的碱采用碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、吡啶或喹啉以及它们的混合物。
5.一种如权利要求1-4任一项三聚酰胺类非离子型表面活性剂的用途，其特征是： 作为主乳化剂的抗高温油基钻井液，包括以下组分制成，按体积分数：8(T90%的基础油、 10?20%的盐水、1. 7?2. 3%的本发明乳化剂AM-1、0. 3?0. 5%的辅乳化剂、1. 5?2. 5%的有机土、 1. 5^2. 5%的润湿剂、3?3. 5%的油基降滤失剂、2%的氧化钙以及加重材料，所述加重材料的 加入量使得该钻井液的密度为1. 5^2. 0g/cm3。
6.根据权利要求5所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的用途，其特征是：所述的 基础油采用柴油、白油或者气制油中的一种。
7.根据权利要求5所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的用途，其特征是：所述的 盐水为氯化钙水溶液，所述盐水的浓度为2(T30wt%。
8.根据权利要求5所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的用途，其特征是：所述的 辅乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，ABS。
9.根据权利要求5所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的用途，其特征是：所述的有机土为蒙脱石季铵盐改性的产物，所述的油基降滤失剂采用氧化浙青、改性浙青或改性腐植酸；加重材料采用石灰石、重晶石或赤铁矿。
10.根据权利要求5所述的三聚酰胺类非离子型表面活性剂的用途，其特征是:所述的润湿剂采用卵磷脂、十六烷基三甲基溴化铵或咪唑啉两性表面活性剂。
【文档编号】B01F17/22GK103566816SQ201310497559
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】王旭东, 郭保雨, 王宝田, 陈二丁, 柴金鹏, 何兴华, 张海青, 严波, 王俊, 李蕾, 杨龙波 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司