pH值响应的泡沫排水剂和制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及pH值响应的泡沫排水剂和制备方法及应用，主要解决现有泡沫排水剂在含H2S、CO2酸性环境下耐高温高盐性能差，无法解决高温高盐超深气井因积液而导致的减产甚至停喷问题。本发明专利技术通过采用泡沫排水剂包括式(1)所示的表面活性剂；R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自H、C1～C5烃基或取代烃基羧酸盐、C1～C5烃基或取代烃基磺酸盐、C1～C5烃基或取代烃基磷酸盐或C1～C5烃基或取代烃基硫酸酯盐中的至少一种，且不同时为H；m＝1～10的技术方案，较好的解决了该问题，可用于酸性高温高盐超深气井排水采气中。

Foam drainage agent with pH value response and preparation method and application thereof

The invention relates to a foam drainage agent for pH value response and a preparation method and application thereof, which mainly solves the problem that the existing foam drainage agent has poor performance of resisting high temperature and high salinity in acidic environment containing H2S and CO2, and can not solve the problem of reducing production or even stopping injection due to fluid accumulation in high temperature, high salinity and ultra deep gas wells. The invention adopts a foam drainage agent including a surfactant shown in formula (1); R1 is selected from one of C4 to C32 alkyl or substituted hydrocarbon groups; R2, R3 and R4 are independently selected from H, C1 to C5 alkyl or substituted alkyl carboxylates, C1 to C5 alkyl or substituted alkyl sulfonates, and at least one of the alkyl or substituted alkyl phosphates or to the alkyl or substituted alkyl sulfates. The technical scheme of H; m=1-10 solves this problem well and can be used for drainage and gas recovery in acid, high temperature, high salinity and ultra-deep gas wells.

【技术实现步骤摘要】
pH值响应的泡沫排水剂和制备方法及应用
本专利技术涉及一种泡沫排水剂和制备方法及应用，特别是一种pH值响应的泡沫排水剂和制备方法及应用。
技术介绍
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。泡沫排水就是通过油管或油套管环空向井内注入泡沫排水剂，在气流的搅动下，产生具有一定稳定性的泡沫。管内滑脱沉积的液相变为泡沫，改变管内低部位流体的相对密度，连续生产的气相驱替泡沫流出井筒，从而排出井内积液，达到排水采气的目的。国外自上个世纪六十年代开始泡沫排水剂的研制，多选用磺酸盐、苯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂。到目前排水采气用泡沫排水剂大多采用多元复配体系，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。US7122509报道了一种高温泡沫排水剂配方，采用阴离子表面活性剂加胺中和的研究思路，提高体系的耐温性能，专利中并未涉及排水效果和使用浓度。US20120279715报道了一种气井中回收气体增加油产量的泡沫流体，是一类含酰胺基团季铵盐表面活性剂兼具泡沫排水和杀菌功能，疏水链为取代萘环、苯环或天然油酯中的疏水片段，具有很强的耐氯和抗凝析油的性能，还具有很好的缓蚀性能，活性物浓度400ppm的该泡沫剂，自来水中泡沫排水率86.8％，矿化度为130000mg/L的模拟盐水中泡沫排水率79.1％，然而由于分子结构中含有对高温较为敏感的酰胺基团，因而对100℃以上的气井适应性较差。我国是从上世纪80年代年开始研究泡沫排水采气工艺技术，专利CN102212348A公开了一种耐盐、抗甲醇泡沫排水剂，各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，泡沫剂用量5000ppm，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。上述结果表明，耐高温高盐性能差是制约高温超深气井泡沫排水技术发展的主要因素。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有泡沫排水剂在酸性环境下耐高温性能差，无法解决高温超深气井因积液而导致的减产甚至停喷的问题，提供一种泡沫排水剂pH值响应的泡沫排水剂，应用于高温深井，在酸性条件下具有非常优良的耐温性能，具有强携液、起泡和稳泡性能。本专利技术所要解决的技术问题之二为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的泡沫排水剂pH值响应的泡沫排水剂的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的泡沫排水剂pH值响应的泡沫排水剂的应用。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种pH值响应的泡沫排水剂，其分子通式为式(1)所示：式(1)中，R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自H、C1～C5烃基羧酸盐或取代烃基羧酸盐、C1～C5烃基磺酸盐或取代烃基磺酸盐、C1～C5烃基磷酸盐或取代烃基磷酸盐或C1～C5烃基硫酸酯盐或取代烃基硫酸酯盐中的至少一种，且不同时为H；m为-N(A)CH2CH2-片段的个数，m＝1～10；A为式(2)所示的取代基；s1、s2、s3为丙氧基团PO的加合数，s1＝0～30、s2＝0～30、s3＝0～30；r1、r2、r3为乙氧基团EO的加合数，r1＝0～30，r2＝0～30、r3＝0～30，且s1+s2+m×s3和r1+r2+m×r3不同时为零。上述技术方案中，R1优选为C8～C24烃基或取代烃基。上述技术方案中，R2、R3、R4优选为H、CH2COOM、(CH2)3SO3M或CH2(CHOH)CH2SO3M中的一种，且不同时为H。上述技术方案中，M优选为氢、碱金属或者由式NR5(R6(R7)(R8)所示基团中的一种。上述技术方案中，R5、R6、R7、R8优选为H、(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，上述技术方案中，优选a＝2～4、b＝0～5。上述技术方案中，优选m＝1～5。上述技术方案中，优选s1+s2+m×s3＝0～5，r1+r2+m×r3＝0～10，且不同时为零；进一步优选s1+s2+m×s3＝1～5，r1+r2+m×r3＝1～10。本专利技术pH值响应的泡沫排水剂关键有效成分是(1)，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，直接配成现场排水所需浓度的溶液形式；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、气田地层水。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之一所述的pH值响应的泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤：a、酰胺化反应：将R0COOR’与H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂以摩尔比1:(1～2):(0～0.5)混合，搅拌下于反应温度50～200℃反应3～15小时，在常压或减压条件下蒸除反应生成的醇或水，得到酰胺化合物R0CO(NHCH2CH2)mNH2；其中，R0选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，R’选自H、选自C1～C8的烷基，c＝1～10，催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐中的至少一种；b、还原反应：R0CO(NHCH2CH2)mNH2中酰胺的还原采用催化氢化的方法，在高温高压下发生非均相催化反应生成相应的胺；或采用：将步骤a合成的R0CO(NHCH2CH2)mNH2与金属氢化物H-Y+在非质子型溶剂中进行还原反应，得到R0CH2(NHCH2CH2)mNH2；其中，Y+为金属化合物、金属烷基化合物、金属氨基化合物；c、聚醚化反应：在碱性催化剂存在下，将步骤b合成的R0CH2(NHCH2CH2)cNH2依次与所需量环氧丙烷、环氧乙烷反应得到长链多胺聚醚中间产物R0CH2{N[(CHCH3CH2O)s3(CH2CH2O)r3H][CH2CH2]}mN[(CHCH3CH2O)s1(CH2CH2O)r1H][CHCH3CH2O)s2(CH2CH2O)r2)H]；d、羧化或磺化反应：将步骤c得到的长链多胺聚醚中间产物与离子化试剂和碱以摩尔比1：(1～5)：(1～10)在溶剂中，于反应温度50～120℃反应3～20小时生成具有结构式(1)所示的多胺聚醚羧酸盐或多胺聚醚磺酸盐；得到所述的泡沫排水剂；其中，所述的离子化试剂选自XR9Y1；所述的碱选自碱金属氢氧化物或碱金属醇盐；R9为C1～C6亚烃基或取代亚烃基；Y1为SO3M1或COON1，M1和N1为碱金属，X为氯、溴或碘。上述技术方案中，步骤a中R1COOR’、H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂的摩尔优选比1:(1～1.3):(0～0.1)。上述技术方案中，步骤a中催化剂优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。上述技术方案中，步骤b中H-Y+优选为LiAlH4、LiAlH(OEt)3或NaBH4中的一种。上述技术方案中，步骤b中非质子型溶剂优选为乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.泡沫排水剂，其特征在于，所述泡沫排水剂分子通式为式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.泡沫排水剂，其特征在于，所述泡沫排水剂分子通式为式(1)所示：式(1)中，R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自H、C1～C5烃基羧酸盐或取代烃基羧酸盐、C1～C5烃基磺酸盐或取代烃基磺酸盐、C1～C5烃基磷酸盐或取代烃基磷酸盐或C1～C5烃基硫酸酯盐或取代烃基硫酸酯盐中的至少一种，且不同时为H；m为-N(A)CH2CH2-片段的个数，m＝1～10；A为式(2)所示的取代基；s1、s2、s3为丙氧基团PO的加合数，s1＝0～30、s2＝0～30、s3＝0～30；r1、r2、r3为乙氧基团EO的加合数，r1＝0～30，r2＝0～30、r3＝0～30，且s1+s2+m×s3和r1+r2+m×r3不同时为零；2.根据权利要求1所述的泡沫排水剂，其特征在于所述R1为C8～C24烃基或取代烃基；R2、R3、R4独立选自H、CH2COOM、(CH2)3SO3M或CH2(CHOH)CH2SO3M中的一种，且不同时为H。3.根据权利要求2所述的泡沫排水剂，其特征在于所述M为氢、碱金属或者由式NR5(R6(R7)(R8)所示基团中的一种，R5、R6、R7、R8为独立选自H、(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，a＝2～4、b＝0～5中的任一整数。4.根据权利要求1所述的泡沫排水剂，其特征在于所述m＝1～5；s1+s2+m×s3＝0～5，r1+r2+m×r3＝0～10，且不同时为零。5.权利要求1～4任一所述的泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤:a、酰胺化反应：将R0COOR’与H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂以摩尔比1:(1～2):(0～0.5)混合，搅拌下于反应温度50～200℃反应3～15小时，在常压或减压条件下蒸除反应生成的醇或水，得到酰胺化合物R0CO(NHCH2CH2)mNH2；其中，R0选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，R’选自H、选自C1～C8的烷基，c＝1～10，催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐中的至少一种；b、还原反应：R0CO(NHCH2CH2)mNH2中酰胺的还原采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈之芹，何秀娟，裘鋆，吴春芳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11