[发明专利]一种氟碳表面活性剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及油气井工程技术领域，具体涉及到表面活性剂在无固相钻井液完井液中的应用。

背景技术

无固相钻井液完井液是由无机（或有机）盐和不同种类的高聚物组合而成的，具有一定流变特性和滤失特性的钻井液。由于其不含膨润土，无固相钻井液完井液具有粘度低、流变性好，有较好的紊流减阻和润滑性能，可降低输送压力；在相对低的泵压下即能得到较好的清洗效果，可提高钻速；对机械和钻具的磨损小；在保证井壁稳定的前提下，对钻屑有很强的抑制和絮凝能力，通过地面固控设备的配合，使钻屑得到有效的清除，可最大限度地减轻固相对地层造成的损害，保护油气层。由于不含粘土无固相钻井液完井液的粘度和滤失就需要高分子量的聚合物来来控制，但高分子量的聚合物在高温下会发生（1）热氧化降解,由于聚合物溶液中存在溶解氧，由于高温溶液中的氧分子产生氧自由基。氧自由基引发聚合物链的裂解反应从而使得聚合物发生降解导致粘度下降。（2）热降解，由于温度的升高导致聚合物碳链的裂解、官能团脱落从而使聚合物溶液粘度下降。研究发现在不含氧的环境下聚合物在高温时仍然会发生降解。（3）高温导致的聚合物亲水能力减弱影响，主要是对分子链中疏水基团和亲水基团影响的综合结果。温度升高有利于吸热的“驱动”的疏水基之间的相互作用，使缔合作用增强，同时升温使聚合物疏水基团的热运动加剧，并且改变疏水基周围的冰山结构，削弱疏水缔合作用，同时也使亲水基团的水化作用减弱，引起分子链的收缩，导致粘度下降。上述作用造成了无粘土相钻井液完井液的粘度和滤失量都不能满足应用的要求。

为解决这些问题，须研制开发新型抗温抗盐钻井液完井液处理剂。但油田对常用的水基无固相钻井液完井液体系，开发耐温抗盐聚合物的难度较大，成本较高，且无法在短期内取得很大的进展。如疏水缔合水溶性聚合物是在水溶性聚合物侧链上引入少量疏水侧基而形成的一类两亲性聚合物，具有较好耐温抗盐性能，但是其制备难度大，成本高，限制了其推广应用。

而通过研究表面活性剂在钻井液完井液中的应用，以少量的活性剂来提高钻井液完井液的抗温抗盐能力、改善钻井液流变性，则可充分发挥和提高现有钻井液材料的性能，在不较多增加钻井液完井液成本的前提下，使现有钻井液完井液体系适应目前深井、超深井钻井工作的需要。

表面活性剂主要是通过与水溶性高分子聚合物发生相互作用，增强了水化作用，提高体系的粘度。表面活性剂与水溶性高分子聚合物在高分子表面的吸附，阻止了不可逆卷曲现象的发生，另外，表面活性剂还可以与聚合物形成络合物，抑制聚合物的卷曲。加入表面活性剂复配体系后无固相钻井液完井液体系在高温后的粘度有很大改善。

发明内容

本发明的目的之一是针对无固相钻井液完井液抗温、抗盐能力不足，提供一种显著提高抗温、抗盐能力的氟碳表面活性剂；目的之二是提供该氟碳表面活性剂的制备方法；目的之三是提供该氟碳表面活性剂的应用。

本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现：

本发明的氟碳表面活性剂由如下重量份配比的原料构成：

 N-[3-（二甲基氨基）-丙基]-全氟烷基磺酰胺              5-10

低碳醇                                              20-100

2-羟基-3-氯丙磺酸钠                                   1-4。

本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现：

所述的N-[3-（二甲基氨基）-丙基]-全氟烷基磺酰胺为6～8重量份。

本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现：

该方法按如下步骤进行：

a.将N-[3-（二甲基氨基）-丙基]-全氟烷基磺酰胺、低碳醇加入到反应器中，加热至60～90℃，搅拌下反应30～60min；

b.然后于搅拌下缓慢加入2-羟基-3-氯丙磺酸钠，用氢氧化钾或氢氧化钠水溶液调pH＝8～11，在60~90℃下回流反应1～4h；

c.反应结束后冷却至室温，过滤、干燥、水洗涤，蒸发干燥得产品。

本发明的目的之二还可通过如下技术措施来实现：

上述b步骤所述的反应温度为70～80℃；反应时间为2～3h。

本发明的目的之三可通过如下技术措施来实现：

本发明的一种氟碳表面活性剂应用于无固相钻井液、完井液中。显著提高无固相钻井液、完井液抗温、抗盐能力。