專利名稱：一種氟碳表面活性劑及制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油氣井工程技術領域，具體涉及到表面活性劑在無固相鉆井液完井液中的應用。
背景技術：
無固相鉆井液完井液是由無機(或有機)鹽和不同種類的高聚物組合而成的，具有一定流變特性和濾失特性的鉆井液。由于其不含膨潤土，無固相鉆井液完井液具有粘度低、流變性好，有較好的紊流減阻和潤滑性能，可降低輸送壓力；在相對低的泵壓下即能得到較好的清洗效果，可提高鉆速；對機械和鉆具的磨損??；在保證井壁穩(wěn)定的前提下，對鉆屑有很強的抑制和絮凝能力，通過地面固控設備的配合，使鉆屑得到有效的清除，可最大限度地減輕固相對地層造成的損害，保護油氣層。由于不含粘土無固相鉆井液完井液的粘度和濾失就需要高分子量的聚合物來來控制，但高分子量的聚合物在高溫下會發(fā)生(I)熱氧化降解，由于聚合物溶液中存在溶解氧，由于高溫溶液中的氧分子產(chǎn)生氧自由基。氧自由基引發(fā)聚合物鏈的裂解反應從而使得聚合物發(fā)生降解導致粘度下降。(2)熱降解，由于溫度的升高導致聚合物碳鏈的裂解、官能團脫落從而使聚合物溶液粘度下降。研究發(fā)現(xiàn)在不含氧的環(huán)境下聚合物在高溫時仍然會發(fā)生降解。(3)高溫導致的聚合物親水能力減弱影響，主要是對分子鏈中疏水基團和親水基團影響的綜合結果。溫度升高有利于吸熱的“驅動”的疏水基之間的相互作用，使締合作用增強，同時升溫使聚合物疏水基團的熱運動加劇，并且改變疏水基周圍的冰山結構，削弱疏水締合作用，同時也使親水基團的水化作用減弱，引起分子鏈的收縮，導致粘度下降。上述作用造成了無粘土相鉆井液完井液的粘度和濾失量都不能滿足應用的要求。為解決這些問題，須研制開發(fā)新型抗溫抗鹽鉆井液完井液處理劑。但油田對常用的水基無固相鉆井液完井液體系，開發(fā)耐溫抗鹽聚合物的難度較大，成本較高，且無法在短期內(nèi)取得很大的進展。如疏水締合水溶性聚合物是在水溶性聚合物側鏈上引入少量疏水側基而形成的一類兩親性聚合物，具有較好耐溫抗鹽性能，但是其制備難度大，成本高，限制了其推廣應用。而通過研究表面活性劑在鉆井液完井液中的應用，以少量的活性劑來提高鉆井液完井液的抗溫抗鹽能力、改善鉆井液流變性，則可充分發(fā)揮和提高現(xiàn)有鉆井液材料的性能，在不較多增加鉆井液完井液成本的如提下，使現(xiàn)有鉆井液完井液體系適應目如深井、超深井鉆井工作的需要。表面活性劑主要是通過與水溶性高分子聚合物發(fā)生相互作用，增強了水化作用，提高體系的粘度。表面活性劑與水溶性高分子聚合物在高分子表面的吸附，阻止了不可逆卷曲現(xiàn)象的發(fā)生，另外，表面活性劑還可以與聚合物形成絡合物，抑制聚合物的卷曲。加入表面活性劑復配體系后無固相鉆井液完井液體系在高溫后的粘度有很大改善。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是針對無固相鉆井液完井液抗溫、抗鹽能力不足，提供一種顯著提高抗溫、抗鹽能力的氟碳表面活性劑；目的之二是提供該氟碳表面活性劑的制備方法；目的之三是提供該氟碳表面活性劑的應用。本發(fā)明的目的之一可通過如下技術措施來實現(xiàn):
本發(fā)明的氟碳表面活性劑由如下重量份配比的原料構成:
N-[3- (二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺5-10
低碳醇20-100
2-羥基-3-氯丙磺酸鈉1-4。本發(fā)明的目的之一還可通過如下技術措施來實現(xiàn):
所述的N-[3- (二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺為6 8重量份。本發(fā)明的目的之二可通過如下技術措施來實現(xiàn):
該方法按如下步驟進行:
a.將N-[3-(二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺、低碳醇加入到反應器中，加熱至60 90°C，攪拌下反應30 60min ；
b.然后于攪拌下緩慢加入2-羥基-3-氯丙磺酸鈉，用氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液調(diào)pH = 8 11,在60 90 °C下回流反應I 4h ;
c.反應結束后冷卻至室溫，過濾、干燥、水洗滌，蒸發(fā)干燥得產(chǎn)品。本發(fā)明的目的之二還可通過如下技術措施來實現(xiàn):
上述b步驟所述的反應溫度為70 80°C ;反應時間為2 3h。本發(fā)明的目的之三可通過如下技術措施來實現(xiàn):
本發(fā)明的一種氟碳表面活性劑應用于無固相鉆井液、完井液中。顯著提高無固相鉆井液、完井液抗溫、抗鹽能力。氟碳表面活性劑是通過N-[3_ (二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺、2-羥基-3-氯丙撐磺酸鈉在低碳醇溶劑中加入適量堿水溶液回流反應而制備的；其中堿為氫氧化鉀或氫氧化鈉中的一種。氟碳表面活性劑的制備過程為:加入一定量的中間體N-[3-(二甲基氨基)_丙基]-全氟烷基磺酰胺、低碳醇，加熱攪拌反應，然后再滴加2-羥基-3-氯丙撐磺酸鈉，其中加入適量氫氧化鈉水溶液以保持體系在一定的PH范圍內(nèi)進行，回流反應數(shù)小時；反應完畢后冷卻至室溫，過濾干燥，進行洗滌，蒸發(fā)干燥得到氟碳表面活性劑FS。氟碳表面活性劑反應為:
權利要求
1.一種氟碳表面活性劑，其特征在于它由如下重量份配比的原料構成: N-[3- (二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺5-10低碳醇20-100 2-羥基-3-氯丙磺酸鈉1-4。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種氟碳表面活性劑，其特征在于所述的N-[3-(二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺為6 8重量份。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種氟碳表面活性劑，其特征在于所述的2-羥基-3-氯丙磺酸鈉為2 3重量份。
4.一種用權利要求1的原料制備氟碳表面活性劑的方法，其特征在于該方法按如下步驟進行: a.將N-[3-(二甲基氨基)- 丙基]-全氟烷基磺酰胺、低碳醇加入到反應器中，加熱至60 90°C，攪拌下反應30 60min ； b.然后于攪拌下緩慢加入2-羥基-3-氯丙磺酸鈉，用氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液調(diào)pH = 8 11,在60 90 °C下回流反應I 4h ; c.反應結束后冷卻至室溫，過濾、干燥、水洗滌，蒸發(fā)干燥得產(chǎn)品。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于b步驟所述的反應溫度為70 80°C。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于b步驟所述的反應時間為2 3h。
7.權利要求1的一種氟碳表面活性劑在無固相鉆井液、完井液中的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氟碳表面活性劑及制備方法和應用，該方法按如下步驟進行a.將5-10重量份的N-[3-(二甲基氨基)-丙基]-全氟烷基磺酰胺、20-100重量份的低碳醇加入到反應器中，加熱至60～90℃，攪拌下反應30～60min；b.然后于攪拌下緩慢加入1-4重量份的2-羥基-3-氯丙磺酸鈉，用氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液調(diào)pH＝8～11，在60~90℃下回流反應1～4h；c.反應結束后冷卻至室溫，過濾干燥、水洗滌，蒸發(fā)干燥得產(chǎn)品。應用于無固相鉆井液、完井液中。
文檔編號C07C303/40GK103160257SQ20111041128
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權日2011年12月12日
發(fā)明者郭保雨, 宮新軍, 紀洪濤, 何興華, 郭祥鵑, 嚴波, 高素麗, 劉傳海, 孔德峰, 劉學明, 馬法群 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工程技術公司