[發(fā)明專利]一種可聚合有機(jī)胺陽離子水化頁巖抑制劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610022041.X
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105541643B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲曉林;都偉超;孫金聲
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: C07C213/04
• 分類號: C07C213/04;C07C215/40;C07C215/12;C09K8/035
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)化合物的制備方法，特別是一種可聚合有機(jī)胺陽離子頁巖水化抑制劑的制備方法。

背景技術(shù)

頁巖水化帶來的井壁不穩(wěn)定問題是鉆井工程中遇到的一個世界性的技術(shù)難題，在鉆遇頁巖氣地層時通常采用抑制性強(qiáng)的油基鉆井液和合成基鉆井液。受制于環(huán)境保護(hù)壓力和成本問題，二者的使用仍受到一定限制。因此成本低、環(huán)保接受性強(qiáng)的頁巖抑制劑開發(fā)具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

從油田現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)踐來看，含有大量羥基的抑制劑和胺(銨)類頁巖抑制劑具有良好的頁巖抑制效果已毋容置疑。加之國外胺基(聚醚胺)鉆井液在鉆探頁巖氣過程中的成功應(yīng)用，已經(jīng)表明具有大量羥基和季銨鹽離子的胺類抑制劑應(yīng)具備較好的頁巖抑制效果。以往胺類抑制劑有四甲基氯化銨，二甲基二烯丙基氯化銨，氯化2-羥乙基三甲銨，甲基三羥乙基氯化銨等。但他們均存在氣味大，易降解，作用效果不明顯等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可聚合有機(jī)胺陽離子頁巖水化抑制劑的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種可聚合有機(jī)胺陽離子水化頁巖抑制劑的制備方法，所述可聚合有機(jī)胺陽離子水化頁巖抑制劑為十二烷基二羥乙基烯丙基溴化銨，其合成路線如下：

溴代十二烷與二乙醇胺反應(yīng)得到叔胺中間體十二烷基二乙醇胺，叔胺中間體十二烷基二乙醇胺與溴丙烯反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物十二烷基二羥乙基烯丙基溴化銨。

進(jìn)一步地，所述十二烷基二羥乙基烯丙基溴化銨的制備方法包括以下步驟：

S1.叔胺中間體十二烷基二乙醇胺的生成：二乙醇胺用醇溶解后，在通氮?dú)獾沫h(huán)境下升溫至75～80℃，滴加溴代十二烷回流反應(yīng)45～48h，純化得到叔胺中間體十二烷基二乙醇胺；

S2.目標(biāo)產(chǎn)物的生成：叔胺中間體十二烷基二乙醇胺用醇溶解后，在通氮?dú)獾沫h(huán)境下滴加溴丙烯，室溫回流反應(yīng)22～24h，純化后得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，所述醇為甲醇、乙醇、異丙醇或正丁醇中的任意一種。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述的溴代十二烷與二乙醇胺的摩爾質(zhì)量比為1:1～3。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述純化的具體操作為：待反應(yīng)結(jié)束后，在反應(yīng)溶液中加入無水碳酸鈉，繼續(xù)反應(yīng)4.5～5.5h，加熱蒸出醇，粗產(chǎn)物中加入去離子水和乙醚進(jìn)行萃取，乙醚層用無水硫酸鎂干燥、減壓蒸餾得叔胺中間體十二烷基二乙醇胺，所述二乙醇胺與無水碳酸鈉的摩爾質(zhì)量比為1:0.8～1.2，去離子水和無水乙醚的體積比為1:1.2～1.8。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述的叔胺中間體十二烷基二乙醇胺與溴丙烯的摩爾質(zhì)量比1:1.3～1.8。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述純化的具體操作為：待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液采用乙酸乙酯和無水乙醇的混合液進(jìn)行重結(jié)晶，所述無水乙醇和乙酸乙酯的體積比為1:2～3，加熱重結(jié)晶產(chǎn)物溶液，靜置、抽濾后在70～78℃的溫度下進(jìn)行真空干燥，得十二烷基二羥乙基烯丙基溴化銨。

本發(fā)明的抑制劑由二乙醇胺、溴代十二烷和溴丙烯通過兩步親核反應(yīng)制備而成；兩步均以無水醇為反應(yīng)溶劑，在加熱條件下回流反應(yīng)一段時間而獲得。所獲得的可聚合有機(jī)胺陽離子頁巖水化抑制劑為粗產(chǎn)品，通過無水乙醇-乙酸乙酯混合溶劑重結(jié)晶幾次后，抽濾得針狀或片狀白色晶體，真空干燥后即可得高產(chǎn)率的可聚合有機(jī)胺陽離子頁巖水化抑制劑；

本發(fā)明的抑制劑在使用時以配置鉆井液體系中水的質(zhì)量為基準(zhǔn)，水化抑制劑的加量為1.7％～2.3％，本發(fā)明的抑制劑在叔胺中間體中引入可聚合的雙鍵來拓展其應(yīng)用范圍，通過羥基、季銨鹽的協(xié)同吸附作用和頁巖晶層間的水爭奪粘土表面的活性中心，排斥出晶層間水從而起到良好的抑制效果。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明抑制劑的制備原料便宜易得，反應(yīng)條件溫和，易于控制，可用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)；

(2)本發(fā)明的抑制劑含季銨鹽離子和大量羥基，其具有吸附粘土顆粒，有效防止頁巖水化分散的功能；

(3)采用本發(fā)明方法制備的抑制劑熱穩(wěn)定性能較好，在淡水基漿中抑制效果好；

(4)本發(fā)明的抑制劑易溶于水，可直接用于水基鉆井液中；

(5)本發(fā)明的抑制劑體積較小，空間位阻小，同時含有不飽和雙鍵，可作為有機(jī)合成的單體和其它不飽和化合物發(fā)生聚合生成水溶性的陽離子聚合物，從而可拓寬其應(yīng)用范圍。

附圖說明