脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題。本發(fā)明通過采用含有分子通式為的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其中M為選自氫、鈣、鎂、鋇、鋅、鋁、或鐵中的任意一種離子，R為C8～C30的烷基，m為乙氧基團(tuán)EO的加合數(shù)，其取值范圍為1～10中的任意一個(gè)整數(shù)，n為丙氧基團(tuán)PO的加合數(shù)，其取值范圍為1～40中的任意一個(gè)整數(shù)，x取值范圍為1～3中任意一個(gè)整數(shù)及其制備方法的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于強(qiáng)水敏、高溫地層及需要鉆大位移特殊井、海上水平井等特殊鉆井作業(yè)中。
【專利說明】脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油儲(chǔ)量的不斷減少且開采困難，世界各國紛紛加大了對(duì)深部地層油氣資源勘探開發(fā)的投入，開發(fā)新的油藏已經(jīng)成為當(dāng)今各大石油公司發(fā)展的迫切要求。我國待探明的油氣資源主要分布在塔里木、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、吐哈、四川等盆地，其資源量的73%埋藏在深層，且地下條件異常復(fù)雜，因此深井和超深井油氣鉆探及配套的開發(fā)技術(shù)已成為制約油氣資源開發(fā)的關(guān)鍵因素。隨著地層深度的增加，深井、超深井的地層溫度也會(huì)越來越高，地層的高溫環(huán)境給鉆井液能否維持穩(wěn)定的性能帶來了極大的挑戰(zhàn)。
[0003]鉆井液作為鉆井工程的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到深井、超深井的鉆井質(zhì)量、鉆井成本和鉆井周期。相對(duì)于水基鉆井液，油基鉆井液具有較強(qiáng)的防塌抑制性、潤滑性和良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能，尤其可滿足強(qiáng)水敏及高溫、超高溫地層，或者需要鉆大位移特殊井及海上水平井等特殊轉(zhuǎn)鉆井需要。油基鉆井液，又稱油包水鉆井液，是由油、水、乳化劑、降濾失劑、活度平衡劑、流型調(diào)節(jié)劑等組成。通常使用的油包水鉆井液含水量在5~30 %之間(含水量在5%以內(nèi)的一般叫做全油基鉆井液，不稱為油包水鉆井液)，但抗高溫達(dá)180°C以上的油包水鉆井液中水的含量一般在5~10 %，很少超過15%。水的含量增大，攜屑性、降濾失性和懸浮性、流變性都變好，但熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性都變差，如CN1660958報(bào)道了一種合成基鉆井液，使用的主乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物，盡管在150°C老化16小時(shí)后仍有良好的流變性和破乳電壓，水含量最高為25%，但更高溫度和水含量下的性能未見報(bào)道。油基鉆井液由于基液以油為主，因此價(jià)格昂貴，成本高，全油基鉆井液更是如此，如CN101215461報(bào)道了一種全油合成基鉆井液，使用的乳化劑為長碳鏈脂肪酸酰胺、長碳鏈烷基苯磺酸鈣、聚烯烴羧酸酯中的一種或多種的混合物，盡管具有低毒、環(huán)保、對(duì)儲(chǔ)層傷害小等優(yōu)點(diǎn)，但其制備成本高，限制了其推廣使用。
[0004]目前市場上提供用作油基鉆井液乳化劑的品種較少，而報(bào)道用于強(qiáng)化采油用的乳化劑品種相對(duì)較多，如US4485873、US4545912、CN100531884等報(bào)道了聚氧乙烯烷基酚醚乙酸鹽、雙尾鏈聚氧乙烯磺酸鹽、烷基芳芐基聚氧乙烯醚陰離子表活劑在強(qiáng)化采油方面的應(yīng)用，但未涉及到其在鉆井液乳化劑方面的用途。
[0005]油基鉆井液由于受到成本、環(huán)保要求的限制一直發(fā)展比較緩慢，應(yīng)用的區(qū)塊也較少，隨著現(xiàn)有油田儲(chǔ)量日益下降，并且新探區(qū)的開采會(huì)遇到各種復(fù)雜地層及環(huán)境，急需性能優(yōu)良的制備油基鉆井液用乳化劑，以解決現(xiàn)有油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題。通過提高油基鉆井液中水的比例達(dá)到降低油基鉆井液的成本問題，為廣泛應(yīng)用油基鉆井液作業(yè)提供技術(shù)保障。發(fā)明所述的正是這種高含水量情況下，適合于制備穩(wěn)定高效油基鉆井液 用的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽油基乳化劑及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中油基鉆井液乳液穩(wěn)定性能差、不耐鹽、不耐溫的問題，提供一種新的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽。以此脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽為油基乳化劑配制的油基鉆井液具有耐溫耐鹽性能好、乳液穩(wěn)定性能佳的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對(duì)應(yīng)的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽的制備方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其分子通式為:
【權(quán)利要求】
1.一種脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其分子通式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其特征在于所述離子為氫、鈣、鎂或鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其特征在于所述的R為C8~C2tl的烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其特征在于所述的m為I~6中的任意一個(gè)整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其特征在于所述的η為3~35中的任意一個(gè)整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽，其特征在于所述的X為I或2。
7.權(quán)利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽的制備方法，包括以下步驟: (a)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙 烯醚的制備: 將脂肪醇和環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷按所需配比在反應(yīng)溫度為85~160°C，壓力小于0.SOMPa表壓條件下，鈣鋇雙金屬化合物為催化劑，反應(yīng)得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中脂肪醇與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的摩爾比為1:1~15:1~50，催化劑用量為脂肪醇質(zhì)量的1.0~8.0 % ； (b)氯代脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的制備: 將步驟(a)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚按所需配比與二氯亞砜、吡啶按所需配比在70~100°C反應(yīng)3~10小時(shí)，減壓抽出過量的二氯亞砜，中和分層去無機(jī)鹽，真空干燥得氯代脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；其中，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、二氯亞砜和吡啶的摩爾比為1:1~3: 0.5~2.5 ; (c)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸(x=l)的制備 將步驟(b)所合成的氯代脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚置于反應(yīng)釜中，加入所需配比的溶劑1，3-丙二醇、磺化劑亞硫酸鈉或亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的混合物及水，在90~150°C下反應(yīng)3~9小時(shí)，再經(jīng)蒸水、中和、去鹽得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸(X=I)； 其中，磺化試劑為亞硫酸鈉或亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的混合物，氯代脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚與磺化試劑的摩爾比為1: 1.5~2.5，1，3-丙二醇用量為反應(yīng)物質(zhì)量的4~10%，水用量為反應(yīng)物質(zhì)量的5~20% ； (d)脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽(x=2或3)的制備 將步驟(c)所合成的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸按所需配比和水、M(OH)x或MO(M2O3)分別加入高壓釜中，在反應(yīng)溫度為50~120°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~5小時(shí)，于0.60MPa表壓條件下，反應(yīng)得脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽；其中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸與氫氧化物或氧化物的摩爾比為1.5~3: 1，水占反應(yīng)總物料的質(zhì)量百分比為60~90%, M(OH)x或MO (M2O3)的平均粒徑大小為200nm~200 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪 醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磺酸鹽的制備方法，其特征在于(a)步驟中的反應(yīng)溫度范圍為120~160°C，壓力范圍為0.30~0.60MPa表壓；脂肪醇與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的摩爾比為1:1~5: 5~35，催化劑用量為脂肪醇質(zhì)量的2.5~5.0%;(b)步驟中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、二氯亞砜和吡啶的摩爾比為1: 1.5~2.5: I~2，反應(yīng)溫度為75~90°C，反應(yīng)時(shí)間為4~8小時(shí)；(c)步驟中氯代脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚與磺化試劑的摩爾比為1: 1.5~2，1，3-丙二醇用量為反應(yīng)物質(zhì)量的5~8%，水用量為反應(yīng)物質(zhì)量的10~15%，反應(yīng)溫度為110~140°C，反應(yīng)時(shí)間為4~8小時(shí)；(d)步驟中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸與1(0!1)!￡或皿)％03)的摩爾比為1.8~2.5: 1，水占反應(yīng)總物料的質(zhì)量百分比為70~85%，M(OH)x或MO(M2O3)的平均粒徑大小為400nm~100 μ m,反應(yīng)溫度為60~90°C，反應(yīng)時(shí)間為I~3小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C07C303/32GK103665367SQ201210325184
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】沈之芹, 陳安猛, 夏燕敏, 李慧琴 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院