一種三次採油用改性甜菜鹼型兩性表面活性劑的製備方法
2023-12-02 11:42:16
專利名稱：一種三次採油用改性甜菜鹼型兩性表面活性劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及提高油藏原油採收率的化學驅用新型表面活性劑製備方法，具體是採 用丙磺酸中間體法合成出烷基羥基磺基甜菜鹼型表面活性劑。
背景技術：
近幾十年來，針對我國的特殊油藏條件及各種技術的適應性，化學複合驅成為最 有應用前景的三次採油方法之一。三次採油中所選用表面活性劑，在油田的應用中脫穎而 出。表面活性劑是一類具有雙親基團活性分子，當表面活性劑進入溶液時，雙親基團會在液 /固接觸面，液/液界面及體相的溶液中發生定向分布，極性基團與礦物、巖石的表面結合 時，極性的水分子或親水基團就會佔據顆粒表面，從而使巖石表面由油溼變為水溼，破壞原 油邊界層，被束縛的原油隨即解脫出來，成為可流動油，同時在油水界面上出現張力降低、 原油乳化、油滴聚並等過程，從而使原油採收率得以提高。室內研究表明，這種方法驅替效 果很好，驅油效率有時可達到100%。目前三次採油用表面活性劑以傳統的磺酸鹽與羧酸鹽的陰離子表面活性劑為主， 這類表面活性劑由於相同電性的離子頭基間靜電斥力以及頭基水化層的空間位阻作用，阻 礙了分子在空間緻密排列，即無論在氣/水界面吸附層還是體相的聚集體中，表面活性 劑分子中離子彼此頭基間均存在著一定的平衡距離，無法完全緊密地靠攏，導致活性劑分 子在氣/水界面上不能緊密排列，嚴重影響了活性劑效能發揮，從而進一步影響到溶液表 (界)面張力。另外傳統的磺酸鹽與羧酸鹽的陰離子表面活性劑耐二價陽離子、抗鹽、抗高 溫性能都不夠理想。隨著油田開採程度的日益深入，現在所使用的表面活性劑已不能滿足「苛刻」油 藏的要求，而兩性表活劑所獨有的結構決定了其具有耐溫抗鹽能力，能夠應對目前苛刻的 油藏條件，這是因為(1)陰陽一體的內鹽結構決定了該類表活劑具有良好的耐溫抗鹽性； (2)較寬的PH值決定了該表活劑具有耐高強度酸、鹼、鹽的特性；(3)分子中多個活性基團 決定了該表活劑具有較高的界面活性；(4)該類表活劑的合成原料和路線響應環境友好， 對環境毒性很小。因此，開發新型兩性型表面活性劑具有重要的意義。
發明內容
本發明的技術任務是針對上述驅油用表面活性劑性能不足，提供一種驅油效果 好，與原油可形成超低界面張力的應用於三次採油用的高效驅油用的甜菜鹼型驅油劑。本發明的方法是按以下方式實現的，應用於三次採油用的單一的驅油劑，是以亞 硫酸氫鈉、環氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經開環反應、季銨化反應，製得烷基羥基磺基 甜菜鹼型兩性表面活性劑，其製備步驟如下(1)3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉的製備將NaHS03溶解於水中，當溫度升到40°C時 緩慢滴加環氧氯丙烷至其中。加畢，繼續反應7h後，冷卻析出白色晶體，用旋轉蒸發儀將其 旋幹，得3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉晶體；
(2)成鹽將步驟⑴製得的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉與長鏈烷基叔胺按一定比例 在甲醇中溶解，90°C下加熱回流8h，得到渾濁溶液，將此溶液旋轉旋去溶劑，得到最終產物 烷基羥基磺基甜菜鹼型兩性表面活性劑。本發明應用於三次採油的驅油劑，在合成及應用具有以下幾個突出的優點(1) 一是反應經典，所涉及到反應均為有機合成經典反應，涉及到原料均為市場可 以購買到常用化工原料，很容易實現工業化生產。(2) 二是產率較高，總產率達95%以上。(3)三是高效環保，從單一表面活性劑驅油效果來說，表現出非常高的界面活性， 使勝利油田I、II油藏原油油水界面張力均能達到l(T3mM/m。
具體實施例方式本發明的三次採油用烷基羥基磺基甜菜鹼型兩性表面活性劑的製備方法，是是以 亞硫酸氫鈉、環氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經開環反應、季銨化反應，製得烷基羥基磺 基甜菜鹼型兩性表面活性劑，製備步驟如下(1)3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉的製備將NaHS03溶解於水中，當溫度升到40°C時 緩慢滴加等摩爾的環氧氯丙烷至其中。加畢，繼續反應7h後，冷卻析出白色晶體，用旋轉蒸 發儀將其旋幹，得3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉晶體；(2)成鹽將步驟(1)製得的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉與長鏈烷基叔胺按重量比 1 3-5的比例在甲醇中溶解，90°C下加熱回流8h，得到渾濁溶液，將此溶液旋轉旋去溶劑， 得到最終產物烷基羥基磺基甜菜鹼型兩性表面活性劑。本發明的方法製得的的產品為烷基羥基磺基甜菜鹼型兩性表面活性劑。所製得的兩性型表面活性親油基團原料為十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷 基叔胺、十八烷基叔胺。所製得的兩性型表面活性劑中連接陰陽離子的碳鏈上引入了羥基。所製備的兩性型表面活性親水基團為磺酸基。下面通過實施例對本發明的方法作進一步闡述，以更好理解本發明的內容。實施例1 將0. 3mol亞硫酸氫鈉在50ML蒸餾水下充分溶解，待溫度升到40°C時，用滴液 漏鬥緩緩將等摩爾的環氧氯丙烷滴入，反應7h後結束反應，環氧氯丙烷經開環反應生成 3-氯-2-羥基-丙磺酸鈉。在裝有上述產物的燒瓶內加入1-1. 5M1的長鏈烷基叔胺和60ML甲醇溶劑，90°C下 加熱回流8h，結束反應得到目標產物。平行3次實驗，得到的產物都能使油水界面張力達到 超低。實施例2 取製備的烷基羥基磺基甜菜鹼表面活性劑0. 4g，水99. 6g，分別與勝利孤東原油、 孤島原油及勝坨原油作界面張力測定實驗，從實驗結果來看，研發出的活性劑表現較好的 普適性，油水界面張力均能達到超低(l(T3mM/m)，具有較好耐溫抗鹽及抗鈣、鎂能力。實驗用 水為孤東東三聯注入水(其礦化度為10428mg/L，鈣、鎂離子濃度為330mg/L)，原油為孤東 六區6-32-2472井原油；孤島孤一注注入水(其礦化度為8618mg/L，鈣、鎂離子濃度189mg/L)，原油為2N3井原油；孤島孤三注注入水(其礦化度為8438mg/L，鈣、鎂離子濃度151mg/ L)，原油為5-5井原油；勝坨坨六站水(其礦化度為17435mg/L ；鈣、鎂離子濃度475mg/L)， 原油為2-4-N251井原油。實施例3 針對孤島中一區Ng3_6和勝二區，將取製備的烷基羥基磺基甜菜鹼表面活性劑 1. 2g，水208. 8g，5000mg/L的聚合物90g配成0. 4%表活劑+1500mg/L聚合物的二元體系， 通過對單一體系及復配體系的界面張力及粘度的考察，從油水界面張力來看，研發的此類 表面活性劑對聚合物有較好適應性；從驅油用二元體系來看，兩種化學劑有較好的協同作 用，表活劑對二元體系有明顯的增粘作用。
權利要求
一種三次採油用改性甜菜鹼型兩性表面活性劑的製備方法，其特徵在於是以亞硫酸氫鈉、環氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經開環反應、季銨化反應，製得烷基羥基磺基甜菜鹼型兩性表面活性劑，製備步驟如下1)3 氯 2 羥基丙烷磺酸鈉的製備將NaHSO3溶解於水中，當溫度升到40℃時緩慢滴加等摩爾環氧氯丙烷至其中，加畢，繼續反應7h後，冷卻析出白色晶體，用旋轉蒸發儀將其旋幹，得3 氯 2 羥基丙烷磺酸鈉晶體備用；2)成鹽將步驟(1)製得的3 氯 2 羥基丙磺酸鈉與長鏈烷基叔胺按重量比1∶3 5的比例在甲醇中溶解，90℃下加熱回流8h，得到渾濁溶液，將此溶液旋轉旋去溶劑，得到最終產物烷基羥基磺基甜菜鹼型兩性表面活性劑，結構式如下表示FSA00000177852000011.tif
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，改性甜菜鹼型表面活性親油基團原 料為十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷基叔胺、十八烷基叔胺中的一種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於改性甜菜鹼型表面活性中引入了羥基基團。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所製備的改性甜菜鹼型表面活性親水基團為磺酸基。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於整個反應是在有機溶劑或者水中進行。
全文摘要
本發明提供一種三次採油用改性甜菜鹼型兩性表面活性劑的製備方法，該方法是以亞硫酸氫鈉、環氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經開環反應、季銨化反應，製得兩性型驅油用表面活性劑。本發明的三次採油用兩性型驅油劑是一種改性甜菜磺酸型表面活性劑，因此具有比傳統表面活性劑性能更高的一種新型表面活性劑。此類表面活性劑具有四個優點，一是方法經典成熟；二是界面活性高；三是高效環保；四是普適性好。
文檔編號C09K8/584GK101891655SQ20101020696
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者嚴蘭, 孫煥泉, 宋新旺, 崔曉紅, 李振泉, 李秀蘭, 李青華, 王紅豔, 程玉橋, 郭淑鳳 申請人:程玉橋