一种新型起泡稳泡剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型起泡稳泡剂及其制备方法。所述新型起泡稳泡剂，其分子式如式（Ⅰ）所示。所述的新型起泡稳泡剂的制备方法，异十二醇在催化剂BF3‑乙醚溶液作用下与环氧醚反应生成醇醚，然后依次与氯磺酸、氢氧化钠反应生成所述起泡稳泡剂。本发明专利技术所述表面活性剂类新型起泡稳泡剂具有结构新颖、性能优良的优点，少量起泡稳泡剂即可产生大量泡沫，且泡沫半衰期可达常规起泡剂3倍以上。单一起泡稳泡剂就能达到现有多种起泡剂复配的效果，且加量更少，为研制高性能泡沫钻井液提供了新的方法。

A new foam stabilizer and its preparation method

The present invention relates to a new bubble stabilizer and a preparation method. The new foam stabilizer is described by its molecular formula (I). The preparation method of the new foaming foam stabilizing agent, different twelve alcohol reacted with epoxy ether in BF3 catalyst ether solution generated under the action of ether, followed by chlorosulfonic acid, sodium hydroxide and the reaction of the frothing agent. The new foaming stabilizing agent of the surfactant has the advantages of novel structure and excellent performance, and a large amount of foam can be produced by using a small amount of foaming stabilizer, and the half life of the foam can be more than 3 times that of the conventional foaming agent. A single bubble stabilizer can achieve the effect of a variety of existing foaming agents, with less amount added, which provides a new method for the development of high performance foam drilling fluid.

【技术实现步骤摘要】
一种新型起泡稳泡剂及其制备方法
本专利技术属于领域石油与天然气化工领域，涉及一种新型起泡稳泡剂及其制备方法。
技术介绍
泡沫钻井液与常规钻井液相比，具有独特的优势。泡沫钻井液一般由起泡剂、稳泡剂、增粘剂、降滤失剂、增重剂等处理剂制备而成，其中起泡剂是核心处理剂之一，它是使泡沫易于产生并在产生后有一定稳定性的处理剂。起泡剂主要类型有阴离子型、阳离子型、两性型、非离子型，其中阴离子型起泡剂起泡性能高，应用性广、使用效果好、价格适中且来源广。目前起泡剂的研究大多集中在利用现有的表面活性剂，进行优选与复配，而在起泡剂分子结构设计方面的研究比较少，很多是针对起泡剂的耐油性、抗温性进行设计合成的，没有从提高起泡量、半衰期的角度考虑，且使用浓度较高，不利于降低成本。起泡剂是泡沫钻井液中最关键的处理剂之一。如专利CN201410040744.6中公开了一种起泡剂和稳泡剂及其合成方法，先将亚硫酸钠、2，8，14，20-四丙基-间苯二酚杯[4]或2，8，14，20-四己基-间苯二酚杯[4]或2，8，14，20-四烷基-间苯二酚杯[4]溶解于水，再滴加甲醛加热反应；调整pH值至中性后抽滤，取滤饼，即得到2，8，14，20-四丙基-间苯二酚杯[4]-5，11，17，23-四甲磺酸钠或2，8，14，20-四己基-间苯二酚杯[4]-5，11，17，23-四甲磺酸钠或2，8，14，20-四烷基-间苯二酚杯[4]-5，11，17，23-四甲磺酸钠，该起泡剂的效果并不理想，加量高，发泡体积、半衰期较低。本申请通过有机合成的方法，合成了一种新型的起泡稳泡剂，较低浓度时起泡量高、泡沫稳定性好。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种新型起泡稳泡剂及其制备方法，较低浓度时起泡量高、泡沫稳定性好。本专利技术提供了如下的技术方案：一种新型起泡稳泡剂，其分子式如式(Ⅰ)所示：通过起泡性能测试，证明了所述表面活性剂类新型起泡稳泡剂在较低浓度时起泡量高、泡沫稳定性好。所述起泡稳泡剂表面张力较低，有利于气泡形成，提高起泡量。所述起泡稳泡剂的亲水基团显负电性，其在气液表面吸附后，泡沫之间可产生静电斥力，降低了气泡的聚并速度，有利于提高泡沫稳定性。所述起泡稳泡剂的2个亲水基将水紧紧吸附在液膜内，提高了起泡稳泡剂的锁液能力，降低了液膜的排液速度，大大提高了泡沫稳定性。本专利技术还提供了所述的新型起泡稳泡剂的制备方法，异十二醇在催化剂BF3-乙醚溶液作用下与环氧醚反应生成醇醚，然后依次与氯磺酸、氢氧化钠反应生成所述起泡稳泡剂。在上述方案中，优选的所述新型起泡稳泡剂的制备方法，包括以下各步骤：(1)将1,3-丙二醇、环氧氯丙烷和四丁基硫酸氢铵混合搅拌；滴入50％NaOH水溶液，继续搅拌；分液后分出有机相，在有机相中加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇和环氧氯丙烷，得到环氧醚；(2)在四聚丙烯中缓慢滴加冷浓硫酸搅拌，将得到的混合物滴加至50％NaOH水溶液中，搅拌，分液后分出有机相，在有机相中加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇和四聚丙烯，得到异十二醇；(3)在步骤(2)制备的异十二醇中滴入BF3-乙醚溶液，搅拌升温，在搅拌下滴加步骤(1)制备的环氧醚，升温搅拌，用2％NaOH水溶液中和至pH＝7，分液后分出有机相，蒸馏除去异十二醇和环氧醚，得到醇醚；(4)在步骤(3)制备的醇醚中，搅拌滴加氯磺酸，除去HCl气体，搅拌，用2％NaOH乙醇溶液中和至pH＝7，加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇，得到所述起泡稳泡剂。所述的新型起泡稳泡剂的制备方法的反应方程式如下：在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，1,3-丙二醇、环氧氯丙烷和四丁基硫酸氢铵的用量比为70ml～100ml：150ml～250ml：5g～15g。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，所述1,3-丙二醇、所述环氧氯丙烷和所述四丁基硫酸氢铵在35℃～45℃下搅拌。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，所述50％NaOH水溶液与所述1,3-丙二醇的用量体积比为500ml～650ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(1)中，加入所述50％NaOH水溶液后，继续在55℃～65℃搅拌2h～3h。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，所述四聚丙烯与所述1,3-丙二醇的用量体积比为200ml～300ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，所述冷浓硫酸在0℃逐滴缓慢滴加，所述冷浓硫酸与所述1,3-丙二醇的用量体积比为60ml～70ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，加入所述冷浓硫酸后搅拌2h～3h。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，所述50％NaOH水溶液与所述1,3-丙二醇的用量体积比为150ml～250ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(2)中，在10℃～20℃温度下，向所述50％NaOH水溶液滴加所述四聚丙烯和所述冷浓硫酸的混合物，搅拌2h～3h。在上述任一方案中优选的是，步骤(3)中，所述BF3-乙醚溶液与所述1,3-丙二醇的用量体积比为5ml～10ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(3)中，在步骤(2)产物异十二醇中滴入BF3-乙醚溶液，搅拌片刻升温至35℃～45℃。在上述任一方案中优选的是，步骤(3)中，在搅拌条件下逐滴加入步骤(1)产物环氧醚，滴完后升温至75℃～85℃，搅拌4h～6h。在上述任一方案中优选的是，步骤(4)中，所述氯磺酸与所述1,3-丙二醇的用量体积比为30ml～40ml：70ml～100ml。在上述任一方案中优选的是，步骤(4)中，步骤(3)产物醇醚在搅拌条件下，在5℃～15℃温度下逐滴缓慢滴加氯磺酸，采用尾气回收装置除去HCl气体，搅拌3h～4h。本专利技术提供了一种未见报道的如式(Ⅰ)所示结构的表面活性剂类新型起泡稳泡剂，通过起泡性能测试，证明了所述表面活性剂类新型起泡稳泡剂具有在较低浓度时起泡量高、泡沫稳定性好的特点。所述起泡稳泡剂表面张力较低，有利于气泡形成，提高起泡量。所述起泡稳泡剂的亲水基团显负电性，其在气液表面吸附后，泡沫之间可产生静电斥力，降低了气泡的聚并速度，有利于提高泡沫稳定性。所述起泡稳泡剂的2个亲水基将水紧紧吸附在液膜内，提高了起泡稳泡剂的锁液能力，降低了液膜的排液速度，大大提高了泡沫稳定性。由此可见，本专利技术所述表面活性剂类新型起泡稳泡剂具有结构新颖、性能优良的优点，少量起泡稳泡剂即可产生大量泡沫，且泡沫半衰期可达常规起泡剂3倍以上。单一起泡稳泡剂就能达到现有多种起泡剂复配的效果，且加量更少，为研制高性能泡沫钻井液提供了新的方法。附图说明图1是本专利技术一种新型起泡稳泡剂的一优选实施例的起泡稳泡剂的红外光谱；图2是图1所示实施例的起泡稳泡剂的质谱图；图3是图1所示实施例的起泡稳泡剂水溶液的表面张力与浓度的关系；图4是图1所示实施例的起泡稳泡剂的起泡性能；图5是图1所示实施例的0.2％起泡稳泡剂的抗盐性能。具体实施方式为了进一步说明本专利技术的技术特征，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细地阐述。实施例只对本专利技术具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本专利技术的基础上做出的任何非实质性的修改，都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型起泡稳泡剂，其分子式如式(Ⅰ)所示：

【技术特征摘要】
1.一种新型起泡稳泡剂，其分子式如式(Ⅰ)所示：2.根据权利要求1所述的新型起泡稳泡剂的制备方法，异十二醇在催化剂BF3-乙醚溶液作用下与环氧醚反应生成醇醚，然后依次与氯磺酸、氢氧化钠反应生成所述起泡稳泡剂。3.根据权利要求2所述的新型起泡稳泡剂的制备方法，其特征在于：包括以下各步骤：(1)将1,3-丙二醇、环氧氯丙烷和四丁基硫酸氢铵混合搅拌；滴入50％NaOH水溶液，继续搅拌；分液后分出有机相，在有机相中加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇和环氧氯丙烷，得到环氧醚；(2)在四聚丙烯中缓慢滴加冷浓硫酸搅拌，将得到的混合物滴加至50％NaOH水溶液中，搅拌，分液后分出有机相，在有机相中加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇和四聚丙烯，得到异十二醇；(3)在步骤(2)制备的异十二醇中滴入BF3-乙醚溶液，搅拌、升温，在搅拌下滴加步骤(1)制备的环氧醚，升温搅拌，用2％NaOH水溶液中和至pH＝7，分液后分出有机相，蒸馏除去异十二醇和环氧醚，得到醇醚；(4)在步骤(3)制备的醇醚中，搅拌滴加氯磺酸，除去HCl气体，搅拌，用2％NaOH乙醇溶液中和至pH＝7，加入乙醇，热过滤除去无机盐，蒸馏除去乙醇，得到所述起泡稳泡剂。4.根据权利要求3所述的新型起泡稳泡剂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志勇，孙晗森，宋吻吻，王德桂，张丰琰，马洪涛，杨宗凡，马腾飞，
申请(专利权)人：中联煤层气有限责任公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11