專利名稱：一種水包油型乳化劑及其制備方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井和采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗高溫高性能水包油乳化劑的制備方法和使用方法。
背景技術(shù)：
水包油乳化鉆井液體系主要用于解決一些低孔、低滲、縫洞發(fā)育易井漏、地層壓力系數(shù)低的鉆井儲層保護(hù)問題和深井欠平衡鉆井技術(shù)難題。它由水相、油相、乳化劑和其它處理劑組成，其中水相是外相，油相是內(nèi)相。其優(yōu)點(diǎn)如下體系性能穩(wěn)定，抗溫能力強(qiáng)，流動性好，濾失量低，穩(wěn)定井壁能力較強(qiáng)；其密度低于普通鉆井液體系，欠平衡鉆井時對儲層損害極小，有利于解放油氣層，提高油氣井產(chǎn)能；有助于提高機(jī)械鉆速和防止井漏的產(chǎn)生，不影響電測和核磁測井。水包油乳化鉆井液屬于一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，影響其穩(wěn)定性的最主要因素是水包油型乳化劑，是乳狀液體系穩(wěn)定的關(guān)鍵。水包油型乳化劑的主要作用就是將油和水兩種互不相溶的液體通過乳化劑的乳化作用形成油是分散相、水是連續(xù)相的乳狀液。從原則上講，HLB值(親水親油平衡值)在8 18范圍內(nèi)的乳化劑，均可以作為水包油乳化鉆井液的乳化劑。但是目前國內(nèi)的水包油乳化劑的乳化效果不理想，抗高溫性能差， 很難滿足深井水包油乳化鉆井液的要求，因此有必要研制出一種抗高溫水包油型乳化劑。同時，我國注水開發(fā)油田(其儲量和產(chǎn)量均占全國的80%以上)提高采收率的方法主要為化學(xué)驅(qū)(堿驅(qū)、聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)等)。近十幾年來，復(fù)合驅(qū)(堿-表面活性劑-聚合物的復(fù)合)從化學(xué)驅(qū)中脫穎而出，成為最具應(yīng)用前景的方法之一。而表面活性劑的性能是決定化學(xué)驅(qū)(表面活性劑驅(qū)，含表面活性劑的復(fù)合驅(qū))成功的關(guān)鍵。驅(qū)油用表面活性劑要求降低界面張力能力強(qiáng)、在巖石表面吸附量小、價格低、能適應(yīng)地層的高溫和高鹽環(huán)境等，在此基礎(chǔ)上還必須在室內(nèi)物理模擬中表現(xiàn)出較高的提高采收率的能力，因此也有必要研制出一種抗溫抗鹽的環(huán)保型高性能乳化劑。近年來，由于餐飲業(yè)的快速發(fā)展，快餐店、飯店等產(chǎn)生的地溝油通過排污通道進(jìn)入江河湖海，對自然環(huán)境造成較嚴(yán)重的生活垃圾污染；如果地溝油通過非法途徑流入快餐店和大酒店，將會嚴(yán)重影響人們的飲食安全，目前已經(jīng)成為危害社會的一個突出問題。選擇地溝油作為該產(chǎn)品的主要原材料，使地溝油的合理回收利用成為可能，可以為地溝油問題的處理提供一個有效、安全的解決方法和途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要的目的是解決上述問題，提供一種水包油型乳化劑及其制備方法和使用方法，使得水包油乳化鉆井液體系具有很好的乳化穩(wěn)定性、抗溫性能和儲層保護(hù)性能。同時也可以作為驅(qū)油用表面活性劑，能較大地降低油水界面張力，具有很好的抗溫抗鹽性能。 另外，可以為地溝油問題的處理提供一個有效、安全的解決方法和途徑。抗高溫高性能水包油乳化劑，原料采用地溝油和四乙烯五胺、燒堿，地溝油為餐館、飯店回收的各種動植物油脂，四乙烯五胺為工業(yè)級。生產(chǎn)1噸產(chǎn)品需要850-860公斤地溝油和510-520公斤的四乙烯五胺?！N水包油型乳化劑的制備方法，以生產(chǎn)1噸產(chǎn)品為例，其具體制備方法為a.將850-860公斤地溝油加入2000L的搪瓷反應(yīng)釜，然后再加入510-520公斤的四乙烯五胺和25-30公斤20%燒堿水溶液，搪瓷反應(yīng)釜夾套通蒸汽加熱并開動攪拌；升溫過程中采用冷凝回流分水裝置回收反應(yīng)所產(chǎn)生的水分；b.當(dāng)溫度升至180 190°C時反應(yīng)溶液開始沸騰，此時產(chǎn)生大量水蒸汽，回收其所有餾分；C.當(dāng)反應(yīng)一段時間后無水蒸汽析出時，溫度開始繼續(xù)升高；將溫度保持在230 250°C加熱30min，然后停止加熱，搪瓷反應(yīng)釜夾套通冷卻水降溫；d.反應(yīng)物料冷卻至室溫，即得到抗高溫高性能水包油乳化劑。所述的乳化劑使用方法，按質(zhì)量百分比計，所述乳化劑加量為 3%。所述的乳化劑使用方法，按質(zhì)量百分比計，還在乳狀液中加入0.5% -0.6%的異丁醇。這種乳化劑抗高溫性能達(dá)250°C，可以用在高溫深井水包油乳化鉆井液體系中，主要用于解決一些低孔、低滲、縫洞發(fā)育易井漏、地層壓力系數(shù)低的鉆井儲層保護(hù)問題和深井欠平衡鉆井技術(shù)難題。另外，該乳化劑抗鹽抗高溫，可以用作高溫高鹽條件下化學(xué)驅(qū)的表面活性劑。同時，可以實(shí)現(xiàn)廢物的合理利用，避免對人體有害的地溝油流入快餐館和酒店，為解決地溝油問題提供一種環(huán)保、健康、安全的解決方法。這種抗高溫高性能乳化劑為黃色膠粘液體。使用加量僅 3%便可以形成水包油乳狀液，在乳狀液中加入異丁醇乳化效果更好。本發(fā)明的水包油乳化劑比一般的水包油乳化劑有著更好的乳化效果、抗高溫性能和更好的降低界面張力的效果。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明所用原料地溝油中的動植物油脂成分有所變化，靈活調(diào)整燒堿溶液的量即可解決，對效果并無影響。原料采用地溝油和四乙烯五胺、燒堿，地溝油為餐館、飯店回收的各種動植物油脂，四乙烯五胺為工業(yè)級。實(shí)施例1.將850公斤地溝油加入2000L的搪瓷反應(yīng)釜，然后再加入510公斤的四乙烯五胺和25公斤20% (質(zhì)量百分比濃度)燒堿水溶液，搪瓷反應(yīng)釜的夾套通蒸汽加熱并開動攪拌。升溫過程中采用冷凝回流分水裝置分離反應(yīng)所產(chǎn)生的水分(該部分水分不回流至反應(yīng)釜)。當(dāng)溫度升至180°C時反應(yīng)溶液開始沸騰，此時產(chǎn)生大量水蒸汽，回收其所有餾分(不能回流至反應(yīng)釜)，作為其它產(chǎn)品的原料。當(dāng)反應(yīng)40min后無水蒸汽析出時，溫度開始繼續(xù)升高；將溫度保持在230°C，加熱反應(yīng)30min，然后停止加熱，夾套通冷卻水冷卻至室溫后，搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)剩余物質(zhì)即為本發(fā)明的抗高溫高性能水包油乳化劑。評價實(shí)驗在油水比為20 80時。按照質(zhì)量百分比分別加入的上述乳化劑和0. 5%的異丁醇，并配合有機(jī)土、0. 8%潤濕劑和1. 5%降濾失劑便可以形成穩(wěn)定乳狀液，該乳狀液密度為0. 96g/cm3,漏斗粘度為40s，高溫高壓(250°C，3. 5MPa)濾失量為12mL。實(shí)施例2.將855公斤地溝油加入2000L的搪瓷反應(yīng)釜，然后再加入515公斤的四
4乙烯五胺和28公斤20% (質(zhì)量百分比濃度)燒堿水溶液，搪瓷反應(yīng)釜的夾套通蒸汽加熱并開動攪拌。升溫過程中采用冷凝回流分水裝置分離反應(yīng)所產(chǎn)生的水分(該部分水分不回流至反應(yīng)釜)。當(dāng)溫度升至180°C時反應(yīng)溶液開始沸騰，此時產(chǎn)生大量水蒸汽，回收其所有餾分(不能回流至反應(yīng)釜)，作為其它產(chǎn)品的原料。當(dāng)反應(yīng)45min后無水蒸汽析出時，溫度開始繼續(xù)升高；將溫度保持在230°C，加熱反應(yīng)30min，然后停止加熱，夾套通冷卻水冷卻至室溫后，搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)剩余物質(zhì)即為本發(fā)明的抗高溫高性能水包油乳化劑。評價實(shí)驗在油水比為40 60時。按照重量百分比分別加入1. 5%的上述乳化劑和0. 5%的異丁醇，并配合有機(jī)土、0. 5%潤濕劑和1. 5%降濾失劑便可以形成穩(wěn)定乳狀液，該乳狀液密度為0. 93g/cm3,漏斗粘度為50s，高溫高壓(250°C，3. 5MPa)濾失量為10mL。實(shí)施例3.將860公斤地溝油加入2000L的搪瓷反應(yīng)釜，然后再加入520公斤的四乙烯五胺和30公斤20% (質(zhì)量百分比濃度)燒堿水溶液，搪瓷反應(yīng)釜的夾套通蒸汽加熱并開動攪拌。升溫過程中采用冷凝回流分水裝置回收反應(yīng)所產(chǎn)生的水分(該部分水分不回流至反應(yīng)釜)。當(dāng)溫度升至180°C時反應(yīng)溶液開始沸騰，此時產(chǎn)生大量水蒸汽，回收其所有餾分(不能回流至反應(yīng)釜)，作為其它產(chǎn)品的原料。當(dāng)反應(yīng)50min后無水蒸汽析出時，溫度開始繼續(xù)升高；將溫度保持在230°C，加熱反應(yīng)30min，然后停止加熱，夾套通冷卻水冷卻至室溫后，搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)剩余物質(zhì)即為本發(fā)明的抗高溫高性能水包油乳化劑。評價實(shí)驗在油水比為50 50時。按照重量百分比分別加入1. 8%的上述乳化劑和0. 6%的異丁醇，并配合有機(jī)土、0. 5%潤濕劑和1. O%降濾失劑便可以形成穩(wěn)定乳狀液，該乳狀液密度為0. 90g/cm3，漏斗粘度為54s，高溫高壓(250°C，3. 5MPa)濾失量為8mL。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種水包油型乳化劑的制備方法，其特征在于，以生產(chǎn)1噸產(chǎn)品為例，其具體制備方法為a.將850-860公斤地溝油加入2000L的搪瓷反應(yīng)釜，然后再加入510-520公斤的四乙烯五胺和25-30公斤20%燒堿水溶液，搪瓷反應(yīng)釜夾套通蒸汽加熱并開動攪拌；升溫過程中采用冷凝回流分水裝置回收反應(yīng)所產(chǎn)生的水分；b.當(dāng)溫度升至180 190°C時反應(yīng)溶液開始沸騰，此時產(chǎn)生大量水蒸汽，回收其所有餾分；c.當(dāng)反應(yīng)一段時間后無水蒸汽開始析出時，溫度開始繼續(xù)升高；將溫度保持在230 250°C加熱30min，然后停止加熱，搪瓷反應(yīng)釜夾套通冷卻水降溫；d.反應(yīng)物料冷卻至室溫，即得到抗高溫高性能水包油乳化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制得的乳化劑。
3.權(quán)利要求2所述的乳化劑使用方法，其特征在于，按質(zhì)量百分比計，所述乳化劑加量為 3%。
4.權(quán)利要求2所述的乳化劑使用方法，其特征在于，按質(zhì)量百分比計，還在乳狀液中加入0.5% -0.6%的異丁醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗高溫高性能水包油型乳化劑。將850-860公斤地溝油加入2000L的搪瓷反應(yīng)釜，然后再加入510-520公斤的四乙烯五胺和25-30公斤20％燒堿水溶液，夾套通蒸汽加熱并開動攪拌。升溫過程中采用冷凝回流分水裝置回收反應(yīng)所產(chǎn)生的水分，當(dāng)溫度升至180～190℃時反應(yīng)物料開始沸騰；溫度繼續(xù)升高，將溫度保持在230～250℃加熱40min，然后停止加熱，夾套通冷卻水降溫。反應(yīng)物料冷卻至室溫后放料裝桶，即得抗高溫高性能水包油乳化劑。實(shí)現(xiàn)廢物的合理利用，避免對人體有害的地溝油流入快餐館和酒店，為解決地溝油問題提供一種環(huán)保、健康、安全的解決方法。
文檔編號C09K8/584GK102286273SQ20111026002
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者李哲, 王富華, 王成文, 王瑞和 申請人:中國石油大學(xué)(華東)