阅读说明：本技术 一种乳化剂及其制备方法和应用 (Emulsifier and preparation method and application thereof ) 是由 李万强 胡宗建 钱帆 何涛 张谦 邵平 王燕 杨野 杨芮 于 2019-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种乳化剂及其制备方法和应用。该乳化剂包括以下重量份的组分：有机酸5～10份、氯化十六烷基吡啶20～30份、环氧乙烷10～20份、炔醇5～10份、植物油5～10份、流变调节剂1～5份,以及月桂酰肌氨酸钠1～5份。本申请制备得到的乳化剂具有优良的耐热等性能。(The invention discloses an emulsifier and a preparation method and application thereof. The emulsifier comprises the following components in parts by weight: 5-10 parts of organic acid, 20-30 parts of cetylpyridinium chloride, 10-20 parts of ethylene oxide, 5-10 parts of alkynol, 5-10 parts of vegetable oil, 1-5 parts of a rheology modifier and 1-5 parts of sodium lauroyl sarcosinate. The emulsifier prepared by the method has excellent heat resistance and other properties.)

一种乳化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种乳化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在钻井过程中，油基乳状液具有良好的热稳定性、润滑性、防塌抑制性和储层保护性，性能明显优于水基钻井液。但是在完井过程中，使用油基钻井液又有滤饼清除难、水泥和地层之间的胶结强度弱、钻屑表面的残余油、钻屑和废泥浆难处理的问题，所以完井过程中使用水基钻井液性能明显优于油基钻井液。因此存在钻井时易导致钻屑、地层等的润湿性改变，造成泥饼清除困难和固井时胶结强度低等问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种乳化剂及其制备方法和应用，可有效解决现有钻井时存在的泥饼清除困难、易产生钻屑等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种乳化剂，包括以下重量份的组分：

有机酸5～10份、氯化十六烷基吡啶20～30份、环氧乙烷10～20份、炔醇5～10份、植物油5～10份、流变调节剂1～5份，以及月桂酰肌氨酸钠1～5份。

进一步地，包括以下重量份的组分：

有机酸5份、氯化十六烷基吡啶26份、环氧乙烷10份、炔醇5份、植物油3份、流变调节剂2份，以及月桂酰肌氨酸钠4份。

进一步地，流变调节剂为丙三醇、二聚酸或三聚酸。

进一步地，有机酸为含氟氨基酸、磺酸或亚磺酸。

进一步地，炔醇为由炔化钠和酮羰基反应制备得到的。

进一步地，植物油为花生油、菜籽油、棉籽油、椰子油、棕榈油、亚麻油或蓖麻油。

上述乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方将有机酸、氯化十六烷基吡啶和植物油混合，于氮气氛围中，130～180℃反应5～10h，静置1～2h；

(2)将炔醇、环氧乙烷、流变调节剂和月桂酰肌氨酸钠混合后，再与步骤(1)所得产物搅拌混合，于100～180℃反应1～3h即可。

进一步地，步骤(1)中反应温度为145℃，反应时间为8h。

进一步地，步骤(2)中反应温度为125℃，反应时间为2h。

上述方法制备得到的乳化剂在制备油基钻井液中的应用。

本发明的有益效果为：

1、本申请采用有机酸、氯化十六烷基吡啶等成分来制备乳化剂，其中，有机酸与氯化十六烷基吡啶进行酰胺化反应，生成了具有多活性节点的梳型弧状的结构，能够大大提升制备得到的乳化剂的耐温性能，而氯化十六烷基吡啶作为一种具备长疏水碳链的叔胺类表面活性剂，其具备氨基，以其为原料制备乳化剂时，在酸性条件下，氨基质子化，乳化剂逆转为亲水状态，使得制备得到的乳化剂具备可在油基乳化剂和水基乳化剂之间进行转变的特性。

2、氯化十六烷基吡啶为叔胺类表面活性剂，本身即具备一定的杀菌功效防锈蚀性能，再与炔醇和月桂酰肌氨酸钠复配，可有效的提升制备得到的乳化剂对于钻井设备的防腐蚀功效，同时，还能改善乳化剂的耐热性能。

3、炔醇还能和环氧乙烷形成羟乙基醚化合物，而羟乙基醚化合物则具备优良的增稠、乳化、水分保护等特性，以此来进一步的提升制备得到的乳化剂的乳化性能，再与植物油、流变调节剂相配合，提升制备得到的乳化剂整体的湿润性，由此，在制备钻井液时，即可减少或无需副乳化剂的配合。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

一种油基井液乳化剂，包括以下重量份的组分：

磺酸10份、氯化十六烷基吡啶20份、环氧乙烷20份、炔醇10份、棕榈油10份、丙三醇1份，以及月桂酰肌氨酸钠5份。

其中，炔醇是由炔化钠和酮羰基反应制备得到的。

上述乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方将有机酸、氯化十六烷基吡啶和植物油混合，于氮气氛围中，130℃反应5h，静置2h；

(2)将炔醇、环氧乙烷、流变调节剂和月桂酰肌氨酸钠混合后，再与步骤(1)所得产物搅拌混合，于100℃反应3h即可。

实施例2

一种油基井液乳化剂，包括以下重量份的组分：

磺酸5份、氯化十六烷基吡啶26份、环氧乙烷10份、炔醇5份、棕榈油5份、丙三醇2份，以及月桂酰肌氨酸钠4份。

其中，炔醇是由炔化钠和酮羰基反应制备得到的。

上述乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方将磺酸、氯化十六烷基吡啶和棕榈油混合，于氮气氛围中，145℃反应8h，静置1.5h；

(2)将炔醇、环氧乙烷、丙三醇和月桂酰肌氨酸钠混合后，再与步骤(1)所得产物搅拌混合，于125℃反应2h即可。

实施例3

一种油基井液乳化剂，包括以下重量份的组分：

磺酸5份、氯化十六烷基吡啶30份、环氧乙烷10份、炔醇8份、棕榈油6份、丙三醇3份，以及月桂酰肌氨酸钠2份。

其中，炔醇是由炔化钠和酮羰基反应制备得到的。

上述乳化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方将有机酸、氯化十六烷基吡啶和植物油混合，于氮气氛围中，180℃反应10h，静置2h；

(2)将炔醇、环氧乙烷、流变调节剂和月桂酰肌氨酸钠混合后，再与步骤(1)所得产物搅拌混合，于150℃反应2h即可。

实验例

1、取实施例1～3制备得到的乳化剂各5份，然后分别与柴油60份、氯化钙水溶液30份混合，分别向其中加入不同量的1mol/L的盐酸和1mol/L的NaOH溶液，考察可逆乳化剂稳定的乳液在酸性、碱性条件下的性质。

随着酸液的不断加入，实施例1～3制备得到的乳化剂稳定的乳液的破乳电压降低，稳定性下降。当pH值降为7以下时，乳液发生破乳。继续加入酸液，乳液逐渐逆转形成稳定的水包油乳液。

随着碱液的加入，实施例1～3的乳化剂在碱性范围内可稳定形成W/O乳液，此时析出量为0。且pH值越高，可逆乳化剂稳定的乳液的破乳电压越大，乳液越稳定，说明碱性环境有利于可逆乳液维持油包水乳液的性能。

2、取实施例1～3制备得到的乳化剂各5份，然后分别与柴油60份、氯化钙水溶液30份、3份有机土、200份重晶石混合，分别制得具备可逆转特性的钻井液，并于220℃热滚16h检测其性能，其结果见表1。

表1 钻井液性能

由表1数据可知，使用本申请制备得到的钻井液的性能均优于现有的钻井液，同时，在220℃时，本申请制备得到的乳化剂具有更加优良的抗高温性能，其余的各项性能也优于现有的钻井液。