本發(fā)明屬于鉆井液技術領域，尤其涉及一種脒基CO₂和N₂開關表面活性劑及其制備方法。

背景技術：

泡沫流體鉆井液目前已成為欠平衡鉆井應用的一種主流鉆井液，同時具備低密度、良好泡沫性能及高循環(huán)等三大優(yōu)點。然而，由于地層情況復雜，現場對泡沫性鉆井液提出了更高的要求，如：快速起泡、消泡，良好的攜巖能力及對儲層損害小等特性?？焖倨鹋菔菫榱私档豌@井液的密度，加快鉆速；同時，又要具備良好的消泡性能，這樣油泵才能再次往井筒注入壓力，產生新氣泡；要求具備良好的攜巖能力是為了將井底的巖屑攜帶出來，不然會引起卡鉆，鉆井無法進行；表面活性劑化學毒性高，使用雖然效果好，但是會對環(huán)境產生危害，并且損害儲層，損害儲層一方面是因為某些表面活性劑會堵塞孔隙，降低儲層滲透性，另一方面是因為表面活性劑會改變儲層潤濕性降低油流滲透率。但常規(guī)泡沫流體不能同時滿足這些要求。

綜上所述，常規(guī)泡沫流體存在起泡、消泡時間長，攜巖能力差，對儲層及環(huán)境危害大的缺陷。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種脒基CO₂和N₂開關表面活性劑及其制備方法，旨在解決常規(guī)泡沫流體存在起泡、消泡時間長，攜巖能力差，對儲層及環(huán)境危害大的問題。

本發(fā)明是這樣實現的，一種脒基CO₂和N₂開關表面活性劑，所述脒基CO₂和N₂開關表面活性劑為十六烷基二甲基乙脒，結構式：

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述脒基CO₂和N₂開關表面活性劑的制備方法，所述脒基CO₂和N₂開關表面活性劑的制備方法包括以下步驟：

步驟一，取0.01mol十六胺加入帶有攪拌、回流冷凝和溫度計的三口燒瓶中，開始加熱和攪拌；加入12mL干燥過的氯仿，回流開始后，保持回流溫度下攪拌一段時間后，開始滴加0.03mol已干燥的N,N-二甲基乙酰胺，反應15小時，溫度設定在65℃；

步驟二，滴加三氯化磷，實時測試體系的pH值，使得體系維持在弱酸性，停止滴加，再回流反應13小時，結束反應；

步驟三，減壓蒸餾除去溶劑，用無水乙醇重結晶，熱過濾后旋蒸得淺黃色固體，即為產物。

進一步，所述脒基CO₂和N₂開關表面活性劑的制備方法的反應機理為：

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由所述脒基CO₂和N₂開關表面活性劑制備的鉆井液。

本發(fā)明提供的脒基CO₂和N₂開關表面活性劑及其制備方法，選取的脒基CO₂和N₂開關表面活性劑作為泡沫鉆井液用發(fā)泡劑，起泡消泡能利用CO₂和N₂開關人為控制。通過注入CO₂氣體使十六烷基二甲基乙脒轉化為十六烷基二甲基乙脒碳酸氫鹽，然而，十六烷基二甲基乙脒碳酸氫鹽為一種起泡性能良好的起泡劑，于是形成泡沫鉆井液，其原理圖如下所示；之后，通過注入N₂驅除CO₂實現可逆反應消除氣泡，并能循環(huán)使用(通過再次注入CO₂又能再次產生十六烷基二甲基乙脒碳酸氫鹽，產生氣泡)，且CO₂和N₂是一種綠色環(huán)保型開關。與以往的泡沫鉆井液相比，本發(fā)明的新型泡沫鉆井液起泡速率可以人為控制起泡和消泡，起泡與消泡速度快，循環(huán)利用性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的脒基CO₂和N₂開關表面活性劑的制備方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供的脒基CO₂和N₂開關表面活性劑為十六烷基二甲基乙脒。結構式：

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的脒基CO₂和N₂開關表面活性劑的制備方法包括以下步驟：

S101：取0.01mol十六胺加入帶有攪拌、回流冷凝和溫度計的三口燒瓶中，開始加熱和攪拌；加入12mL干燥過的氯仿，回流開始后，保持回流溫度下攪拌一段時間后，開始滴加0.03mol已干燥的N,N-二甲基乙酰胺，反應12小時，溫度設定在65℃；

S102：緩慢滴加三氯化磷，實時測試體系的pH值，使得體系維持在弱酸性，停止滴加，再回流反應13小時，結束反應；

S103：減壓蒸餾除去溶劑，用無水乙醇重結晶，熱過濾后旋蒸得淺黃色固體，即為產物。

下面結合具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步的描述。

1脒基CO₂和N₂開關表面活性劑

脒基CO₂和N₂開關表面活性劑是一種泡沫鉆井液用發(fā)泡劑及消泡劑，其發(fā)泡與消泡特性通過人為控制CO₂和N₂開關進行轉變，可以循環(huán)使用，并且CO₂和N₂是一種綠色環(huán)保型開關。本發(fā)明合成了十六烷基二甲基乙脒，一種新型脒基CO₂和N₂開關表面活性劑。

2 十六烷基二甲基乙脒的合成原理

本發(fā)明采用羰胺結合脫水法形成碳氮雙鍵。反應機理主要分為2個步驟：①親核加成②脫水。合成路線為：十六胺和二甲基乙酰胺(下面步驟3是該合成的具體步驟)為原料，經親核加成后脫去小分子(H₂O)制得。反應機理為：

3、十六烷基二甲基乙脒的合成

(1)取0.01mol十六胺加入帶有攪拌、回流冷凝和溫度計的三口燒瓶中，開始加熱和攪拌。加入12mL干燥過的氯仿，回流開始后，保持回流溫度下攪拌一段時間后，開始滴加0.03mol已干燥的N,N-二甲基乙酰胺，反應15小時，溫度設定在65℃。

(2)緩慢滴加三氯化磷，實時測試體系的pH值(注意：剛剛滴加后不宜測試pH值，等待10min)使得體系維持在弱酸性，停止滴加，再回流反應13小時，結束反應。

(3)減壓蒸餾除去溶劑，用無水乙醇重結晶，熱過濾后旋蒸得淺黃色固體，即為產物。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。