CN106590568A - 耐矿化度排水采气用泡排剂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐矿化度排水采气用泡排剂组合物及其制备方法与应用。主要解决现有的气井在开发过程中积液过多，导致气井减产甚至停喷的问题。按摩尔分数计包括以下组分：(1)1份长链聚醚含氮化合物；(2)0.5～20份的烷基磺酸盐；其中所述的长链聚醚含氮化合物具有式(I)所示分子通式，所述的R1为C8～C30的脂肪基；y为PO链段加和数；z为EO链段加和数；R2为C1～C4的亚烷基；R3、R4为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种的技术方案较好的解决了该问题。本发明的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，其起泡高度大于200mm，携液量大于140mL，可用于高盐气田的排水采气。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐矿化度排水采气用泡排剂组合物及其制备方法与应用，属于油气田化学剂技术领域。
背景技术
随着气田开采力度的加强，气田出水成了制约气井正常生产的关键问题。泡沫排水采气是近年来国内外迅速发展的一种排水采气技术，具有设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产等优点。所谓泡沫排水就是通过向井底矿化水中引入一些具有特殊功能的表面活性剂，使其在气液两相混合垂直流动过程中，产生大量低密度含水泡沫，泡沫携水随气流从井底到地面，提高气液垂直举液能力，达到排水采气的目的。当气田温度和矿化度升高时，泡排剂的起泡能力和稳定性都大幅降低，常常达不到排水采气的效果。因此需要开发具有耐高温高盐，高起泡效率的泡排剂。
目前排水采气用泡沫剂大多采用多元复配体系，同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂。为了增强单一泡沫的稳定性，配方中通常还加入碱、醇、聚合物、烷醇酰胺等助剂形成强化泡沫。专利CN102212344A公开了一种排水采气用高温泡排剂，其组分按质量份数为：十二烷基硫酸钠10～15份，烷基糖苷2～5份，AES15～18份，十二烷基磺酸钠20～25份，生物表面活性剂5～10份，水27～48份，其耐盐性能较差。专利CN102212348A公开了一种耐盐、抗甲醇泡排剂，个组分按重量百分比含量为：椰油酰胺丙基甜菜碱20～40％、氧化胺45～65％、α-烯烃磺酸盐5～20％、三乙醇胺5～15％、氟碳表面活性剂0.2～2％、甲醇0～5％，能够耐矿化度达18万，但是该剂含有氟碳表面活性剂，不仅成本大大提高且对环境影响较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有的气井在开发过程中积液过多，导致气井减产甚至停喷的问题，提供一种高效携液的气井泡排剂组合物，具有很好的耐盐性能、起泡性能和携液能力。
本发明所要解决的技术问题之二为提供一种解决上述技术问题之一的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三为提供一种解决上述技术问题之一的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的应用方法。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种耐矿化度排水采气用泡排剂组合物以摩尔分数计包括以下组分：
(1)1份长链聚醚含氮化合物；
(2)0.5～20份的烷基磺酸盐；
所述的长链聚醚含氮化合物具有以下分子通式：
式(I)
其中，R1为C8～C30的脂肪基；y为PO链段加和数，y＝0～20；z为EO链段加和数，z＝0～60；R2为C1～C4的亚烷基；R3、R4为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种。
上述技术方案中，所述R1为C8～C30的脂肪基，可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团，可以是饱和碳链，也可以含有不饱和碳链，作为优选R1的优选方案为C10～C20的烷基、烷基苯。
上述技术方案中，所述R2优选为C2H4或C3H6，进一步优选为C2H4。
上述技术方案中，所述R3、R4为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种；其中所述取代烷基中的取代基可以是羟基取代基、卤素取代基等取代基团。
上述技术方案中，所述z的优选方案为大于0，更优选为小于等于30，进一步优选为z＝1～20。
上述技术方案中，所述y的优选方案为大于0，进一步优选为y＝1～20。
上述技术方案中，所述烷基磺酸盐优选具有以下分子通式：
[R5SO3]·jM， 式(II)；
式中R5为C5～C30的烷基，M为使式(II)所示分子呈电中性的阳离子，j为M的个数，j的值为M价态值的倒数；M可以是各种常见的阳离子，如各种金属阳离子等，本领域技术人员可以任意选择。
上述技术方案中，当M优选为+1价时，所述烷基磺酸盐具有式(III)所示分子通式：
R5SO3M， 式(III)；
M优选自碱金属中的任意一种金属离子或铵根离子；进一步优选：M优选方案为碱金属中中的任意一种金属离子，进一步优选为钠或钾离子，更优选方案为选自钠离子；R5优选方案为选自C8～C22的烷基，更优选方案为选自C10～C18的烷基。
上述技术方案中，长链聚醚含氮化合物与烷基磺酸盐的摩尔比为1:(0.2～10)。
本发明中的泡沫剂组合物在配制时，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、气井地层水或气井注入水。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物的合成
a、在碱性催化剂存在下，R1OH与所需量环氧丙烷反应得到R1O(CHCH3CH2O)yH；
b、在碱性催化剂存在下，R1O(CHCH3CH2O)yH与所需量环氧乙烷反应得到R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z+1H；
c、将R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z+1H与亚硫酰氯反应经处理后得到R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)zR2Cl；
d、将R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z R2Cl与NR3R4在溶剂中，在反应温度70～90℃反应经处理后得到R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z R2NR3R4；
e、将R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z R2NR3R4与双氧水在60～70℃反应，经处理后得到长链聚醚含氮化合物；
(2)泡排剂组合物的制备
将所需量的长链聚醚含氮化合物、烷基磺酸盐混合均匀得耐矿化度排水采气用泡排剂组合物。
本发明泡排剂的关键有效成分是烷基磺酸盐与长链聚醚含氮化合物，本领域技术人员知道，为了便于运输和贮存或现场使用等方面考虑，可以采用各种供应形式，例如不含水的固态形式，或者含水的固态形式，或者含水的膏状形式，或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成浓缩液的形式，直接配成现场所需浓度的泡排剂形式；其中，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、气井地层水或气井注入水。
为了解决技术问题之三，本发明采用的技术方案为：上述技术方案任一所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的应用。
上述技术方案中，所述应用，本领域技术人员可以根据现有技术中的相关工艺将所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物应用与气井排水采气中，优选适用气井的地层水矿化度为0～250000mg/L。
本发明的耐矿化度排水采气用泡排剂的长链聚醚含氮化合物中包含EO、PO等非离子片段，能够显著增加泡排剂的耐盐性能，同时它是一种氧化胺，受pH值的影响较小，在中性或碱性下成非离子表面活性剂，酸性条件下显阳离子型，是一种多功能表面活性剂，具有较强的增泡稳泡性能，与阴离子表活剂有很好的协同作用；烷基磺酸盐具有良好的发泡能力，且有较好的抗盐性，两者混合后形成复配协同作用，增强泡沫的携液能力和稳泡性能。
本发明的泡排剂组合物可适用于矿化度低于250000mg/L的气井。根据SY/T6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》对该泡排剂进行泡沫性能测试，起泡高度大于200mm，携液量大于140mL，具有良好的起泡性能、泡沫稳定性及携液能力，取得了较好的技术效果。
为了更好的理解本发明，以下结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
具体实施方式
【实施例1】
组合物CX-1的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入186.0克十二烷醇、5.6克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入179.9克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入360.0克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)8H，收率98.8wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入339克C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)8H及57克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加85克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2Cl，收率为88％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2Cl 143克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(CH3)2溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2，收率为83％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2O含量为97.72wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物70克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入50.4克十二烷基磺酸钠，再加入足量的本地自来水至401克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-1。
【实施例2】
组合物CX-2的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入121克十六烷醇、3克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入300克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入500.0克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)21H，收率98.6wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入131克C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)21H及20克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加35克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2Cl，收率为86.6％。
将C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2Cl 135克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(C2H5)(C3H6OH)溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)，收率为83.3％。
将C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)O含量为96.32wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物50克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入66克的癸烷磺酸钠，再加入足量的本地自来水至386克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-2。
【实施例3】
组合物CX-3的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C14H29OC3H6O(CH2CH2O)8CH2CH2N(C3H7O)2O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入107.0克十四烷醇、3.0克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入60克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa,降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入203.0克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)9H，收率98.7wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入327克C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)9H及20克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加35克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)8CH2CH2Cl，收率为87％。
将C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)8CH2CH2Cl 165克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(C3H6OH)2溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)8CH2CH2N(C3H7O)2，收率为83.3％。
将C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)8CH2CH2N(C3H7O)2100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)8CH2CH2N(C3H7O)2O含量为96.71wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物90克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入6.1克的十二烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至320克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-3。
【实施例4】
组合物CX-4的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2N(C3H7)(C5H11)O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入145.0克十四烷基苯酚、2.0克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入300克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入180.0克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)4H，收率99.6wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入218克C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)4H及20克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加35克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2Cl，收率为87.1％。
将C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2Cl 96克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(C3H7)(C5H11)溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2N(C3H7)(C5H1 1)，收率为83.7％。
将C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2N(C3H7)(C5H11)100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2N(C3H7)(C5H11)O含量为97.61wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物90克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入31.2克的十八烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至404克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-4。
【实施例5】
组合物CX-5的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)15CH2CH2N(CH3)(C2H5)O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入93.0克十二烷醇、5.6克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入600克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入720克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)16H，收率98.6wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入287克C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)16H及30克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加35克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)15CH2CH2Cl，收率为88％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)15CH2CH2Cl 146克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(CH3)(C2H5)溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)15CH2CH2N(CH3)(C2H5)，收率为83.3％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)15CH2CH2N(CH3)(C2H5)100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C12H25O(CHCH3CH2O)20(CH2CH2O)15CH2CH2N(CH3)(C2H5)O含量为96.97wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物90克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入7克的十六烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至323克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-5。
【实施例6】
组合物CX-6的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)10CH2CH2N(CH3)2O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入93.0克十二烷醇、5.6克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入450克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入495克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)11H，收率98.6wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入269克C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)11H及57克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加85克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)10CH2CH2Cl，收率为88.3％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)10CH2CH2Cl 115克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(CH3)2溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)10CH2CH2N(CH3)2，收率为83.8％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)10CH2CH2N(CH3)2 100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C12H25O(CHCH3CH2O)15(CH2CH2O)10CH2CH2N(CH3)2O含量为97.32wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物40克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入45克的十八烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至283克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-6。
【实施例7】
组合物CX-7的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C12H25O(CHCH3CH2O)8CH2CH2OCH2CH2N(CH3)2O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入93.0克十二烷醇、5.6克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入240克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入90克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C12H25O(CHCH3CH2O)8(CH2CH2O)2H，收率98.6wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入269克C12H25O(CHCH3CH2O)8(CH2CH2O)2H及57克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加85克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)8CH2CH2O CH2CH2Cl，收率为88.3％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)8CH2CH2OCH2CH2Cl 115克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(CH3)2溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C12H25O(CHCH3CH2O)8CH2CH2OCH2CH2N(CH3)2，收率为83.8％。
将C12H25O(CHCH3CH2O)8CH2CH2OCH2CH2N(CH3)2 100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C12H25O(CHCH3CH2O)8CH2CH2OCH2CH2N(CH3)2O含量为97.32wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物40克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入69.6克的十二烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至365克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-7。
【实施例8】
组合物CX-8的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)12CH2CH2N(CH3)2O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入103.0克辛基苯酚、5.6克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入174克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入286克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)13H，收率98.6wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入269克C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)13H及57克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加85克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)12CH2CH2Cl，收率为88.3％。
将C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)12CH2CH2Cl 115克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(CH3)2溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)12CH2CH2N(CH3)2，收率为83.8％。
将C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)12CH2CH2N(CH3)2100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C14H21O(CHCH3CH2O)6(CH2CH2O)12CH2CH2N(CH3)2O含量为97.32wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物40克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入82.1克的十四烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至407克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-8。
【实施例9】
组合物CX-9的制备，制备步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物(C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2O)的合成与制备：
向装有搅拌装置的压力反应器中加入172.0克癸烷醇、5.6克氢氧化钾，加热至80～90℃时，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气置换3～4次，将体系反应温度调至150℃缓缓通入179.9克环氧丙烷，控制压力≤0.60MPa，降温至90℃，真空除去低沸物，继续将体系反应温度调至150℃缓缓通入360.0克环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，冷却后中和、脱水，得C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)8H，收率98.7wt％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入325克C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)8H及57克吡啶，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加85克亚硫酰氯，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，将反应物静置、冷却分层，用氢氧化钠溶液将上层中和至中性，用热的饱和食盐水洗涤5-6次，干燥后得到中间产物C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2 Cl，收率为88.1％。
将C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2Cl 137克加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，将N(CH3)2溶液用滴液漏斗缓慢滴到烧瓶中，体系始终保持弱碱性，反应10小时后静置分层。将上层减压蒸馏后用热的饱和食盐水洗涤5-6次，得到目标中间产物C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2，收率为83.7％。
将C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2100克加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2溶液30克，在70℃下反应5小时，用石油醚萃取，真空干燥，经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C10H21O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2O含量为97.33wt％。
(2)泡沫剂组合物的制备：
在常温常压下，称取上面步骤中合成所得的长链聚醚含氮化合物40克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入33克的十四烷基磺酸盐，再加入足量的本地自来水至243克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-9。
表1 泡排剂组分结构
| 泡排剂 | R1 | y | z | R2 | R3 | R4 | R5 | Ⅰ与Ⅱ摩尔比 |
| CX-1 | C12H25 | 3 | 7 | C2H4 | CH3 | CH3 | C12H25 | 1:2 |
| CX-2 | C16H33 | 10 | 20 | C2H4 | C2H5 | C3H7O | C10H21 | 1:10 |
| CX-3 | C14H29 | 1 | 8 | C2H4 | C3H7O | C3H7O | C12H25 | 1:0.2 |
| CX-4 | C20H33 | 5 | 3 | C2H4 | C3H7 | C5H11 | C18H37 | 1:1 |
| CX-5 | C12H25 | 20 | 15 | C2H4 | C2H5 | CH3 | C16H33 | 1:0.5 |
| CX-6 | C12H25 | 15 | 10 | C2H4 | CH3 | CH3 | C18H37 | 1:5 |
| CX-7 | C12H25 | 8 | 1 | C2H4 | CH3 | CH3 | C12H25 | 1:5 |
| CX-8 | C14H21 | 6 | 12 | C2H4 | CH3 | CH3 | C14H29 | 1:8 |
| CX-9 | C10H21 | 3 | 7 | C2H4 | CH3 | CH3 | C14H29 | 1:2 |
【实施例10】
配制矿化度分别为80000mg/L，150000mg/L，200000mg/L的模拟水，参照SY/T6450-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》标准，测定泡排剂的起泡力、泡沫稳定性、携液能力等性能。结果见表2所示。
表2 实施例中的泡排剂组合物的泡沫性能
【比较例1】
使用【实施例1】中合成的C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2O，【实施例2】中合成的C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)O，【实施例3】中合成的C14H29OC3H6O(CH2CH2O)8CH2CH2N(C3H7O)2O，【实施例4】中合成的C20H33O(C3H6O)5(CH2CH2O)3CH2CH2N(C3H7)(C5H11)O的单剂，不加入后续组分制备成泡沫剂组合物，同【实施例10】进行泡沫性能试验，结果见表3所示。
【比较例2】
分别使用十二烷基磺酸钠，十四烷基磺酸钠，十六烷基磺酸钠单剂，同【实施例10】进行泡沫性能试验，结果见表3所示。
【比较例3】
在常温常压下，称取十二烷基二甲基氧化胺70克到反应釜中，加入适量的本地自来水溶解；再向其中加入103克十二烷基磺酸钠，再加入足量的本地自来水至576克，配制成30wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物CX-10，同【实施例10】进行泡沫性能试验，结果为见表3所示。
表3 比较例中的泡排剂单剂的泡沫性能
Claims (9)
1.一种耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，以摩尔份数计，包括以下组分：
(1)1份长链聚醚含氮化合物；
(2)0.5～20份的烷基磺酸盐；
所述的长链聚醚含氮化合物具有以下分子通式：
式(I)中，R1为C8～C30的脂肪基；y为PO链段加和数，y＝0～20；z为EO链段加和数，z＝0～60；R2为C1～C4的亚烷基；R3、R4为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，其特征在于所述R1为C10～C20的烷基、烷基苯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，其特征在于所述R2为C2H4或C3H6。
4.根据权利要求1所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，其特征在于所述y＝1～20；z＝1～30。
5.根据权利要求1所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，其特征在于所述的烷基磺酸盐具有以下分子通式：
[R5SO3]·jM， 式(II)；
式(II)中R5为C5～C30的烷基，M为使式(II)所示分子呈电中性的阳离子，j为M的个数，j的值为M价态值的倒数。
6.根据权利要求1所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物，其特征在于所述长链聚醚含氮化合物与烷基磺酸盐的摩尔比为1:(0.2～10)。
7.权利要求1～6任一所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)长链聚醚含氮化合物的合成
a、在碱性催化剂存在下，R1OH与所需量环氧丙烷反应得到R1O(CHCH3CH2O)yH；
b、在碱性催化剂存在下，R1O(CHCH3CH2O)yH与所需量环氧乙烷反应得到R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z+1H；
c、将R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z+1H与亚硫酰氯反应经处理后得到R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)zR2Cl；
d、将R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z R2Cl与NR3R4在溶剂中，在反应温度70～90℃反应经处理后得到R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z R2NR3R4；
e、将R1O(CHCH3CH2O)y(CH2CH2O)z R2NR3R4与双氧水在60～70℃反应，经处理后得到长链聚醚含氮化合物；
(2)泡排剂组合物的制备
将所需量的长链聚醚含氮化合物、烷基磺酸盐混合均匀得耐矿化度排水采气用泡排剂组合物。
8.权利要求1～6任一所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的应用。
9.根据权利要求8所述的耐矿化度排水采气用泡排剂组合物的应用，其特征在于适用气井的地层水矿化度为0～250000mg/L。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170426 |
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