CN101735790A - 驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法，驱油用复合离子头双尾表面活性剂DSQ-01是包含以下组分(质量百分数)的组合物：复合离子头双尾表面活性剂DS-100(30～50％)、C12-C22烷基苯磺酸钠(5～20％)、C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚(5～10％)、C1-C8低分子醇(10～20％)、水(30～40％)；具有产品率高，产品质量好，提高了洗油能力和抗吸附性能，同时也具备了抗高矿化度和高钙、镁的能力。

Description

驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子化学材料的生产方法，尤其是涉及一种化学合成及油田开发三次采油提高采收率用油田化学品的生产方法。
背景技术
三次采油技术作为一种新兴的驱油技术，可大幅度提高采收率，各大油田三次采油攻坚战亦愈演愈烈。三次采油关键技术不断突破，这时驱油效果更好的二元复合驱技术也正悄然兴起，它是以聚合物和表面活性剂为主的三次采油技术。聚合物可提高注入水粘度，改善油水流度比，进而提高注入水波及体积，同时表面活性剂可提高注入水的洗油效率，进而提高驱油效率，二者共同作用就可大幅提高采收率。理论上讲，二元复合驱油既具有聚合物驱的优势，又有表面活性剂驱降低油水界面张力、提高洗油效率的功效，但二元复合驱较之三元少了“碱”的作用，并且现有的表面活性剂降低界面张力的能力不尽如人意。如何依靠表面活性剂使油水界面张力进一步降低，把残余油“强洗出来”成为了一个难题，为突破这一难题，我们对原油的构成、活性剂与原油的构效关系、相似相容原理和复配增效机理等进行了研究，提出了用复合离子头双尾表面活性剂与阴、非离子表面活性剂进行复配，解决了无碱复合体系界面张力较高的问题，从而研制出针对二元复合驱油体系驱油用复合离子头双尾表面活性剂DSQ-01，该产品降低界面张力能力与三元复合驱相近，驱油效率高于三元复合驱。
发明内容
本发明是在研究三次采油聚合物驱的基础上，针对聚合物驱后如何依靠二元复合驱进一步提高采收率的目的，提出了驱油用复合离子头双尾表面活性剂DSQ-01的制备方法。该体系以复合离子头双尾表面活性剂DS-100为主剂，同时复配磺酸盐类表面活性剂和非离子表面活性剂。它的主要机理是通过降低油水界面张力，使原油脱落后可以更容易从较细的毛细管通过，从而使油富集提高采收率。
本发明所采用的技术方案是：驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法，驱油用复合离子头双尾表面活性剂DSQ-01是包含以下组分(质量百分数)的组合物：复合离子头双尾表面活性剂DS-100(30～50％)、C12-C22烷基苯磺酸钠(5～20％)、C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚(5～10％)、C1-C8低分子醇(10～20％)、水(30～40％)。
其生产步骤为：
1)烷基聚氧乙烯基胺化物的制备：
(1)烷基聚氧乙烯基醚A的制备：
以脂肪醇、环氧乙烷为原料，按照摩尔比1∶(39～99)加入高压反应釜中，充氮至常压，在碱性催化剂的条件下，升温至120℃，缓慢滴加环氧乙烷，保持反应温度在120～160℃之间，反应压力≤0.3Mpa，滴加后保温反应1～1.5小时，真空15分钟，降温至70～98℃，加入乙酸1.0‰～7.5‰，搅拌20分钟，制成中间体烷基聚氧乙烯基醚A；
(2)烷基聚氧乙烯基胺化物的制备：
Figure G2009102560219D00022
以烷基聚氧乙烯基醚A及二甲胺、三甲胺或它们的衍化物为原料，按照摩尔比1∶1加入高压反应釜中，在卤化剂存在下，温度控制在50～70℃，反应压力保持在0.13Mpa以下，进行胺化反应，制得烷基聚氧乙烯基胺化物；
2)烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐的制备：
Figure G2009102560219D00023
(1)烷基聚氧乙烯基醚B的制备：
以脂肪醇和环氧乙烷为原料，按照摩尔比1∶(20～50)加入高压反应釜中，充氮至常压，在碱性催化剂的条件下，升温至120℃，缓慢滴加环氧乙烷，保持反应温度在120～160℃之间，反应压力≤0.3Mpa，滴加后保温反应1～1.5小时，真空15分钟，降温至70～98℃，加入乙酸1.0‰～7.5‰，搅拌20分钟，制成中间体烷基聚氧乙烯基醚B中间体；
(2)烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐的制备：
Figure G2009102560219D00024
以烷基聚氧乙烯基醚B、氯磺酸(或三氧化硫等)为原料，按照摩尔比1∶1加入高压反应釜中，温度控制在10～25℃，反应压力保持在常压，进行磺化反应，制得烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐；
3)复合离子头双尾表面活性剂DS-100的制备：
Figure G2009102560219D00031
以烷基聚氧乙烯基胺化物及烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐为原料，按照摩尔比1∶1加入反应釜中，在50～70℃条件下，搅拌保温反应1.5小时，制得复合离子头双尾表面活性剂DS-100。
复合离子头双尾表面活性剂DS-100为：
Figure G2009102560219D00032
m＝2～20，n＝3～15；
R1＝C5～C18直链或支链烷烃；R2＝C7～C16直链或支链烷烃；R3＝C0～C3直链或支链烷烃；
C12-C22烷基苯磺酸钠为C12-C22烷基苯磺酸与氢氧化钠在30～50℃下反应制得；
C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚为C8-C18烷基酚与环氧乙烷在碱性催化剂，110～140℃下开环聚合制得；
C1-C8低分子醇采用工业级产品。
本发明的优点是：依照本发明所公开的三采驱油用表面活性剂DSQ-01产品的制备方法生产工艺相对简单，产品率高，产品质量好，提高了洗油能力和抗吸附性能，同时也具备了抗高矿化度和高钙、镁的能力。
所得的驱油剂主要物化参数为：
外观：淡黄色至黄色均匀液体，
固含量：≥50％(烘干称量法)
pH(1％水溶液)：7.5-10.5，
密度：1.0-1.05g/cm3
水溶性(10％水溶液)：与水溶解均匀，不分层、无沉淀
与破乳剂的配伍性(脱水率)：≥95％
复合离子头双尾表面活性剂含量：≥30％(两相滴定法)
界面张力，mN/m：≤5×10-3mN/m(美国CNG公司生产的TX-500C界面张力仪)
具体实施方式：
驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法，驱油用复合离子头双尾表面活性剂DSQ-01是包含以下组分(质量百分数)的组合物：复合离子头双尾表面活性剂DS-100(30～50％)、C12-C22烷基苯磺酸钠(5～20％)、C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚(5～10％)、C1-C8低分子醇(10～20％)、水(30～40％)。
其生产步骤为：
1)烷基聚氧乙烯基胺化物的制备：
(1)烷基聚氧乙烯基醚A的制备：
Figure G2009102560219D00041
以脂肪醇、环氧乙烷为原料，按照摩尔比1∶(39～99)加入高压反应釜中，充氮至常压，在碱性催化剂的条件下，升温至120℃，缓慢滴加环氧乙烷，保持反应温度在120～160℃之间，反应压力≤0.3Mpa，滴加后保温反应1～1.5小时，真空15分钟，降温至70～98℃，加入乙酸1.0‰～7.5‰，搅拌20分钟，制成中间体烷基聚氧乙烯基醚A；
(2)烷基聚氧乙烯基胺化物的制备：
Figure G2009102560219D00042
以烷基聚氧乙烯基醚A及二甲胺、三甲胺或它们的衍化物为原料，按照摩尔比1∶1加入高压反应釜中，在卤化剂存在下，温度控制在50～70℃，反应压力保持在0.13Mpa以下，进行胺化反应，制得烷基聚氧乙烯基胺化物；
2)烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐的制备：
Figure G2009102560219D00043
(1)烷基聚氧乙烯基醚B的制备：
以脂肪醇和环氧乙烷为原料，按照摩尔比1∶(20～50)加入高压反应釜中，充氮至常压，在碱性催化剂的条件下，升温至120℃，缓慢滴加环氧乙烷，保持反应温度在120～160℃之间，反应压力≤0.3Mpa，滴加后保温反应1～1.5小时，真空15分钟，降温至70～98℃，加入乙酸1.0‰～7.5‰，搅拌20分钟，制成中间体烷基聚氧乙烯基醚B中间体；
(2)烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐的制备：
Figure G2009102560219D00051
以烷基聚氧乙烯基醚B、氯磺酸(或三氧化硫等)为原料，按照摩尔比1∶1加入高压反应釜中，温度控制在10～25℃，反应压力保持在常压，进行磺化反应，制得烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐；
3)复合离子头双尾表面活性剂DS-100的制备：
以烷基聚氧乙烯基胺化物及烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐为原料，按照摩尔比1∶1加入反应釜中，在50～70℃条件下，搅拌保温反应1.5小时，制得复合离子头双尾表面活性剂DS-100。
复合离子头双尾表面活性剂DS-100为：
Figure G2009102560219D00053
m＝2～20，n＝3～15；
R1＝C5～C18直链或支链烷烃；R2＝C7～C16直链或支链烷烃；R3＝C0～C3.直链或支链烷烃；
C12-C22烷基苯磺酸钠为C12-C22烷基苯磺酸与氢氧化钠在30～50℃下反应制得；
C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚为C8-C18烷基酚与环氧乙烷在碱性催化剂，110～140℃下开环聚合制得；
C1-C8低分子醇采用工业级产品。
实例一：
复合离子头双尾表面活性剂DS-100(m＝5，n＝10，R1＝C9，R2＝C8，R3＝C2)30％，C16直链烷基苯磺酸钠5％，C8烷基酚聚氧乙烯醚15％，乙醇10％，异丙醇3％，水37％。
将C16直链烷基苯磺酸钠、C8烷基酚聚氧乙烯醚、复合离子头双尾表面活性剂DS-100按比例加入反应器中，加入乙醇搅拌20min，加入异丙醇，然后缓慢加入水，搅拌30min，取样检测。产品为黄色均匀液体，水溶性良好，固含量50％，pH＝8-9。
实例二：
复合离子头双尾表面活性剂DS-100(m＝10，n＝5，R1＝C8，R2＝C8，R3＝C1)40％，C12支链烷基苯磺酸钠7％，C9烷基酚聚氧乙烯醚3％，乙醇8％，异丙醇8％，水34％。
将C12支链烷基苯磺酸钠、C9烷基酚聚氧乙烯醚、复合离子头双尾表面活性剂DS-100按比例加入反应器中，加入乙醇搅拌20min，加入异丙醇，然后缓慢加入水，搅拌30min，取样检测。产品为淡黄色均匀液体，水溶性良好，固含量50％，pH＝8-10.5。
实例三：
复合离子头双尾表面活性剂DS-100(m＝2，n＝5，R1＝C12，R2＝C10，R3＝C0)50％，C18支链烷基苯磺酸钠5％，C10烷基酚聚氧乙烯醚5％，乙醇15％，异丙醇5％，水20％。
将C18支链烷基苯磺酸钠、C10烷基酚聚氧乙烯醚、复合离子头双尾表面活性剂DS-100按比例加入反应器中，加入乙醇搅拌20min，加入异丙醇，然后缓慢加入水，搅拌30min，取样检测。产品为黄色均匀液体，水溶性良好，固含量60％，pH＝7.5-9。
通过该方法复配而成的DSQ-01产品，从其主剂复合离子头双尾表面活性剂DS-100分子结构即可以看出，在同一分子组成中，集阳离子、阴离子、非离子及两条长碳链烷基于一体，即它的亲水基为非离子-阳离子-阴离子-非离子组成的复合离子头，疏水基为两条同非离子段相连接的长碳链烷基，因而其亲水性和疏水性都得到了加强。
由主剂复合离子头双尾表面活性剂DS-100的结构特点，决定了本产品具有如下特殊性质：
1.具有极高的表面活性，临界胶束浓度(CMC)很低，在低浓度下表(界)面张力可实现超低。
2.电性(或离子性)不明显，可避免阳离子表面活性剂的地层吸附损耗以及阴、非离子表面活性剂溶解性差等缺陷。
3.分子同其它各类表面活性剂具有很高的相似相容性，因而可同其它各类表面活性剂复配，充分发挥协同效应。
4.本剂在合成过程中，分子中的碳链长度、非离子段多少可调可控，提高了本剂对不同油藏原油的普适性能及对使用区块同原油的构效关系对应性。
5.本剂为化合物，在地层条件下不会发生色谱分离，保持结构性能稳定。
同时，DSQ-01驱油用复合离子头双尾表面活性剂还具有以下特点：
在0.05～0.1％的添加量时，油水界面张力即可达到10-3mN/m，吸附量明显低于石油磺酸盐类，产品用量小，成本低、效果显著；避免了有碱条件下聚合物的降解而导致聚合物的效率下降；不产生严重的油水乳化现象以及地层或采油管线内结垢现象，为后期的油水分离减轻压力，减小了相关处理费用。

Claims (3)

1.驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法，其特征在于：驱油用复合离子头双尾表面活性剂DSQ-01是包含以下组分(质量百分数)的组合物：复合离子头双尾表面活性剂DS-100(30～50％)、C12-C22烷基苯磺酸钠(5～20％)、C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚(5～10％)、C1-C8低分子醇(10～20％)、水(30～40％)。
2.根据权利要求1所述的驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法，其特征在于：其生产步骤为：
1)烷基聚氧乙烯基胺化物的制备：
(1)烷基聚氧乙烯基醚A的制备：
Figure F2009102560219C00011
以脂肪醇、环氧乙烷为原料，按照摩尔比1∶(39～99)加入高压反应釜中，充氮至常压，在碱性催化剂的条件下，升温至120℃，缓慢滴加环氧乙烷，保持反应温度在120～160℃之间，反应压力≤0.3Mpa，滴加后保温反应1～1.5小时，真空15分钟，降温至70～98℃，加入乙酸1.0‰～7.5‰，搅拌20分钟，制成中间体烷基聚氧乙烯基醚A；
(2)烷基聚氧乙烯基胺化物的制备：
Figure F2009102560219C00012
以烷基聚氧乙烯基醚A及二甲胺、三甲胺或它们的衍化物为原料，按照摩尔比1∶1加入高压反应釜中，在卤化剂存在下，温度控制在50～70℃，反应压力保持在0.13Mpa以下，进行胺化反应，制得烷基聚氧乙烯基胺化物；
2)烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐的制备：
Figure F2009102560219C00013
(1)烷基聚氧乙烯基醚B的制备：
以脂肪醇和环氧乙烷为原料，按照摩尔比1∶(20～50)加入高压反应釜中，充氮至常压，在碱性催化剂的条件下，升温至120℃，缓慢滴加环氧乙烷，保持反应温度在120～160℃之间，反应压力≤0.3Mpa，滴加后保温反应1～1.5小时，真空15分钟，降温至70～98℃，加入乙酸1.0‰～7.5‰，搅拌20分钟，制成中间体烷基聚氧乙烯基醚B中间体；
(2)烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐的制备：
Figure F2009102560219C00014
以烷基聚氧乙烯基醚B、氯磺酸(或三氧化硫等)为原料，按照摩尔比1∶1加入高压反应釜中，温度控制在10～25℃，反应压力保持在常压，进行磺化反应，制得烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐；
3)复合离子头双尾表面活性剂DS-100的制备：
Figure F2009102560219C00021
以烷基聚氧乙烯基胺化物及烷基聚氧乙烯基硫酸酯盐为原料，按照摩尔比1∶1加入反应釜中，在50～70℃条件下，搅拌保温反应1.5小时，制得复合离子头双尾表面活性剂DS-100。
3.根据权利要求1所述的驱油用复合离子头双尾表面活性剂的制备方法，其特征在于：
复合离子头双尾表面活性剂DS-100为：
Figure F2009102560219C00022
m＝2～20，n＝3～15；
R1＝C5～C18直链或支链烷烃；R2＝C7～C16直链或支链烷烃；R3＝C0～C3.直链或支链烷烃；
C12-C22烷基苯磺酸钠为C12-C22烷基苯磺酸与氢氧化钠在30～50℃下反应制得；
C8-C18烷基酚聚氧乙烯醚为C8-C18烷基酚与环氧乙烷在碱性催化剂，110～140℃下开环聚合制得；
C1-C8低分子醇采用工业级产品。
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