CN101891656A - 一种二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法 - Google Patents

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一种二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法。该方法包括下列步骤：将长碳链烷基醇和顺丁烯二酸酐按1∶1混合，升温至90℃，反应180～300min，然后加入多元醇，顺酐和多元醇按1∶1.0～1.3的配比对甲苯磺酸催化下反应150min，温度130℃，冷却至温度20～80℃，中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的摩尔比为1∶1.0～1.2，该磺化反应物在102～104℃反应120～300min，即得成品。由该方法制备的阴离子表面活性剂所配制的二元复合驱油体系的驱油剂，具有优异的界面张力、乳化和驱油性能，可以与原油形成超低界面张力10-3～10-4mN/m，达到理想的驱油效果。

Description

一种二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法。
背景技术：
地下原油经过一次和二次开采后，大部分原油仍残留在地层中，三次采油技术是利用化学剂进行强化采油的技术，复合驱指碱一表面活性剂一聚合物三者中两者或三者合一的复合驱油技术，聚合物增加驱替液的粘度，改善油/水流度比和吸水剖面，其粘弹性还具有一定的洗油效果，表面活性剂降低油/水界面张力，乳化和增溶原油；碱与原油中的酸性物质反应就地生成新的表面活性剂，与外加表面活性剂起协同效应，更大限度地降低油/水界面张力。是提高采收率最高的一种方法，理论上可将油全部采出，但碱在实际应用中发现了碱垢损坏地层和卡泵等严重问题，阻碍了该技术的正常发展。
现有常规的三元复合驱体系，其碱的使用浓度在1.0～1.5％，但从矿场试验中暴露出一些直接制约该技术实现工业化应用的问题：由于碱浓度过高，油层和油井结垢严重损坏了地层，且每隔10～15天必须清洗一次泵桶，增加了采油难度和附加成本，甚至直接影响油井的正常生产；而且强碱(如NaOH)会造成设备和管道腐蚀严重；也会降低聚合物的粘度和粘弹性，为达到所需的粘度只得大大提高聚合物的使用浓度，使成本提高许多。
当今为了增强表面活性剂的驱油效果，往往采用混合表而活性剂的复配体系进行驱油。但这种体系通过孔隙介质时，因其吸附能力的差异以及在油、水相中分配的不同而发生色谱分离。
发明内容：
为了解决背景技术中存在的问题。本发明提供一种二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法，由该方法制备的阴离子表面活性剂所配制的二元复合驱油体系的驱油剂，具有优异的界面张力、乳化和驱油性能，可以与原油形成超低界面张力10-3～10-4mN/m，达到理想的驱油效果。
本发明所采用的技术方案是：该二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法包括下列步骤：将长碳链烷基醇和顺丁烯二酸酐按1∶1(摩尔比)进行酯化反应，升温至90℃，反应180～300min，然后加入多元醇，顺丁烯二酸酐和多元醇按1∶1.0～1.3(摩尔比)的配比对甲苯磺酸催化下反应150min，温度130℃，冷却至温度20～80℃，对甲苯磺酸加入的质量占原料总质量0.5％，产物中和至pH为7，中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的摩尔比为1∶1.0～1.2，该磺化反应物在102～104℃温度下反应120～300min，即得琥珀酸酯磺酸钠阴离子表面活性剂。
所述的长碳链烷基醇为月桂醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、二十醇、二十四醇中的一种或几种。
所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇中的一种。
上述的方法制备的阴离子表面活性剂与聚合物组成二元复合体系的在三次采油中的应用。
上述方法所得的阴离子表面活性剂结构式为：
Figure BSA00000181787100021
上述式中的R为烷烃基CxH2x+1，x为12-24任意整数；
Y为-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH、-CH2CHOHCH3、-CH2CH2CH2CH2OH、-CH2CHOHCH2OH基团中的任意一种。
本发明的有益效果是：本发明的阴离子表面活性剂，它具有毒性低，生物降解性能好，优良的抗盐、抗高温等特点。由该方法制备的阴离子表面活性剂所配制的二元复合驱油体系的驱油剂，具有优异的界面张力、乳化和驱油性能，可以与原油形成超低界面张力10-3～10-4mN/m，用于二元复合体系采收率平均比水驱提高18％以上。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
将十六醇和顺丁烯二酸酐按摩尔比为1∶1混合，升温至90℃，反应时间240min。然后加入乙二醇，顺丁烯二酸酐和乙二醇按摩尔比为1∶1.15混合，然后加入占原料总质量0.5％的对甲苯磺酸催化剂，温度130℃，反应150min。冷却至温度20～80℃，中和至pH为7。中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的比例为1∶1.1(摩尔比)，该磺化反应物升温至102～104℃，磺化反应物在102～104℃温度下反应150min，即得琥珀酸酯磺酸钠成品。
实施例2：
将十四醇和顺丁烯二酸酐按摩尔比为1∶1混合，升温至90℃，时间210min。然后加入丙三醇，顺丁烯二酸酐和丙三醇按摩尔比为1∶1.10的配比，然后加入占原料总质量0.5％的对甲苯磺酸催化剂，温度130℃，反应150min。冷却至温度20～80℃，中和至pH为7。中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的比例为1∶1.05(摩尔比)，该磺化反应物升温至102～104℃，磺化反应物在102～104℃温度下反应180min，即得琥珀酸酯磺酸钠成品。
实施例3：
将十八醇和顺丁烯二酸酐按摩尔比为1∶1混合，升温至90℃，时间270min。然后加入丙三醇，顺丁烯二酸酐和丙三醇按摩尔比为1∶1.2的配比，然后加入占原料总质量0.5％的对甲苯磺酸催化剂，温度130℃，反应150min。冷却至温度20～80℃，中和至pH为7。中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的比例为1.1.15(摩尔比)，该磺化反应物升温至102～104℃，磺化反应物在102～104℃温度下反应300min，即得琥珀酸酯磺酸钠成品。
实施例4：
将二十四醇和顺丁烯二酸酐按摩尔比为1∶1混合，升温至90℃，时间300min。然后加入乙二醇，顺丁烯二酸酐和乙二醇按摩尔比为1∶1.25的配比，然后加入占原料总质量0.5％的对甲苯磺酸催化剂，温度130℃，反应150min。冷却至温度20～80℃，中和至pH为7。中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的比例为1.1.2(摩尔比)，该磺化反应物升温至102～104℃，磺化反应物在102～104℃温度下反应300min，即得琥珀酸酯磺酸钠成品。
实施例5：
将十六醇和顺丁烯二酸酐按摩尔比为1∶1混合，升温至90℃，时间240min。然后加入丙二醇，顺丁烯二酸酐和丙二醇按摩尔比为1∶1.15的配比，然后加入占原料总质量0.5％的对甲苯磺酸催化剂，温度130℃，反应150min。冷却至温度20～80℃，中和至pH为7。中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的比例为1.1.1(摩尔比)，该磺化反应物升温至102～104℃，磺化反应物在102～104℃温度下反应180min，即得琥珀酸酯磺酸钠成品。
实施例6：
本方法制备的阴离子表面活性剂应用于二元复合驱实验：按上述合成的琥珀酸酯磺酸钠样品与聚合物复配成二元复合驱，实验结果见表1。界面张力测定条件：测定温度为45℃，测定仪器为‘TEXAS-500旋转界面张力仪。
表1
Figure BSA00000181787100041
实验油水为采油厂深度处理污水及脱水原油。超高分聚合物浓度为1200mg/L，配制的二元复合体系粘度为49.7mPa·S。从上表中可以看出本发明脂肪酰胺多乙烯多胺氨基酸可作为二元复合驱的复配剂，应用于三次采油之中，和大庆油田不同区块的原油均能形成超低界面张力。
二元体系配方：
①表面活性剂为本发明实施例1至5的样品。
②聚合物为超高分聚丙烯酰胺，分子量为1500～5000万。
③配制的二元复合体系聚合物浓度为1200mg/L。
④配制的二元复合体系粘度为49.7mPa·s。
实施例7：
对实施例6中的琥珀酸酯磺酸钠配制的二元复合体系进行性能测试：
一、琥珀酸酯磺酸钠复合体系乳化性能：
(1)乳化介质：①采油一厂深度处理污水，②采油一厂脱水原油。
(2)二元体系配方：
①表面活性剂为本发明实施例1的样品。
②聚合物为大庆炼化生产的超高分聚丙烯酰胺，分子量为2500万。
③配制的二元复合体系聚合物浓度为1200mg/L。
④配制的二元复合体系粘度为49.7mPa·s。
(3)试验参数：
①油水比为1∶1。
②比色管为50mL。
③试验温度为45℃。
(4)试验方法：
①称聚合物浓度为1200ppm的聚合物溶液，加入表面活性剂使其含量为0.1％～0.3％，搅拌使其溶液均匀，配制成二元液。
②将脱水原油和二元液分别加温至45℃。
③放入胶体磨中乳化15分钟。
④乳化后倒入50ml比色管中，放入45℃恒温箱中定时观测其出水量。
(5)试验结果见下表2：
表2
从实验结果表3看，本发明产品乳化性能较好。
二、琥珀酸酯磺酸钠复合体系：
用天然岩芯通过驱油模拟试验来评价二元复合体系的驱油效果，结果见下表3。
表3
Figure BSA00000181787100061
实验用油为大庆油田采油一厂脱水原油，驱动水为大庆油田采油一厂深度处理污水，二元体系聚合物浓度为1200ppm的聚合物溶液，加入实施例1合成的表面活性剂使其含量为0.3％，搅拌使其溶液均匀，配制成二元液。
从天然岩芯驱油评价结果证明本发明表面活性剂产品用于二元复合体系采收率平均比水驱提高18％以上。

Claims (4)

1.一种二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法，该方法包括下列步骤：将长碳链烷基醇和顺丁烯二酸酐按1∶1(摩尔比)进行酯化反应，升温至90℃，反应180～300min，然后加入多元醇，顺丁烯二酸酐和多元醇按1∶1.0～1.3(摩尔比)的配比对甲苯磺酸催化下反应150min，温度130℃，冷却至温度20～80℃，对甲苯磺酸加入的质量占原料总质量0.5％，产物中和至pH为7，中和产物加磺化剂亚硫酸氢钠，中和产物琥珀酸酯与磺化剂所含SO2的摩尔比为1∶1.0～1.2，该磺化反应物在102～104℃温度下反应120～300min，即得琥珀酸酯磺酸钠阴离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的长碳链烷基醇为月桂醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、二十醇、二十四醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的二元驱油用阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇中的一种。
4.权利要求1所述的方法制备的阴离子表面活性剂与聚合物组成二元复合体系的在三次采油中的应用。
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