CN102218282B - 耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂及其制备方法，主要解决现有技术中含表面活性剂的驱油剂存在高温高盐条件下驱油效率差、使用浓度高以及三元复合驱中碱对地层和油井带来的腐蚀和积垢伤害的问题。本发明通过采用含有分子通式为

的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐，其中M为选自钾、钠或锂中的任意一种等金属离子，R₁为C₉～C₁₇的烷基，R₂为C₂～C₆的烷基，n为乙氧基团EO的加合数，其取值范围为2～7中的任意一个整数的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田的三次采油生产中。

Description

耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂及其制备方法，N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐及其制备方法。

背景技术

化学驱是三次采油的主要方法，而表面活性剂驱被认为是可以较大幅度提高采收率、适用范围广、最具发展前景的一种化学剂。表面活性剂无论是作为主剂还是作为助剂驱油，对大幅度提高采收率均起到不可估量的作用。

使用表面活性剂能提高原油采收率的主要机理是：在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油膜被圈闭在油藏岩石的孔隙中，作用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力，如果选用合适的表面活性剂体系，降低油水间的界面张力，使储油层油水间的界面张力从20～30mN/m降至较低或超低值(10^-3～10^-4mN/m)，便能减少使剩余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而大幅提高驱油效率。表面活性剂驱提高原油采收率主要决定于表面活性剂在油层中的波及效率和驱油效率。

                    即Er＝Eυ·Ed

式中：Er表示采收率，％；Eυ表示波及效率，％；Ed表示驱油效率，％。

因此，提高Er必须从提高Ev和Ed入手。活性剂(包括表面活性剂和碱)由于具有降低油水界面张力等作用，能够提高Ed(驱油效率)。这一效应可由综合效应参数毛管数(N)来描述：

                        Ed∝N

            N＝驱动力/粘滞力∝μ·υ/Y_ow

式中：μ表示注入相粘度；υ表示注入相液流速度；Y_ow表示油水间界面张力。

实践已证明，要有效地降低残余油饱和度，必须将毛管数提高3～4个数量级。由于油层注入量和压力有限，因此单靠提高μ和υ是不够的，但可以将油水界面张力Y_ow降低3个或更高的数量级，从而大大提高毛管数并使E d(驱油效率)显著提高，这也是活性剂主要的驱油机理。而要提高波及效率，主要办法是减小驱替液的流度，这一点可以通过加入聚合物增加驱替液粘度来实现。在三采作业中，运用ASP三元复合驱驱油体系，通过加入表面活性剂可以得到油水间的超低界面张力使驱油效(Ed)率增加，通过注入聚合物以增加注入液粘度提高波及效率(Ev)，注入碱以减少表面活性剂的吸附。充分利用ASP有益的协同组合效应，提高原油采收率(Er)。

国外三次采油用的表面活性剂工业化产品主要有两大类：一是石油磺酸盐为主的表面活性剂，二是烷基苯磺酸盐为主的表面活性剂，这两类表面活性剂原料都取自原油，原料来源广、数量大，因而也是国外三次采油用量最大的表面活性剂。由于磺酸盐类表面活性剂为阴离子型，它与二价阳离子(地层水中的Ca²⁺、Mg²⁺等)会发生沉淀，当Ca²⁺、Mg²⁺超过300μg/g时便失去驱油效果。为此，国外还在继续开发研究适合高含盐、高Ca²⁺、Mg²⁺离子地层用的表面活性剂，包括多官能团的表面活性剂、双子表面活性剂以及牺牲剂的研究，并且注重各种表面活性剂的复配研究。

石油磺酸盐是真正大量用作驱油剂的表面活性剂，这是由于石油磺酸盐具有以下优点：①生产工艺简单，价格低；②来源于原油，降低界面张力能力强。但石油磺酸盐耐盐性差，吸附损耗较大，且由于原料组成复杂，不同批次产品性能差异大等原因限制了其进一步扩大应用。因此对于高温高盐油藏石油磺酸盐不适用。

阴-非离子两性表面活性剂近年来一直是三次采油(EOR)领域研究的热点之一，由于其分子结构中将两种不同性质的非离子基团和阴离子基团设计在同一个表面活性剂分子中，使其兼具阴离子和非离子表面活性剂的优点，优势互补、性能优良，因此显示了良好的应用前景，尤其针对无碱存在的二元复合驱体系，由于没有碱的存在不但避免了油层的堵塞、结垢和腐蚀等问题，而且能与原油形成超低界面张力。而双子表面活性剂是由两个亲水基团、两个疏水基团和一个连接基键合而成的特殊结构化合物，比传统表面活性剂具有更为优良的性能。双子表面活性剂具有临界胶束浓度低、降低界面张力能力强、能耐较高矿化度以及独特的流变性和粘弹性-增粘作用等特征，是一类极富应用前景的提高采收率用表面活性剂，为油田的三次采油开辟新的途径。

早在20世纪20年代末30年代初的专利申请中，德格鲁特(De Groot)就曾提出水溶性表面活性剂有助于提高石油的采收率。

目前，国内研究开发的主要双子表面活性剂主要是阳离子双季铵盐型，如中国专利CN 1528853、CN 1817431、CN 1066137等相继报道了双酰胺型阳离子型、含氟阳离子型及含吡啶基阳离子双子表面活性剂。由于阳离子具有吸附损耗大、成本高等缺点，近年来阴离子型和非离子型双子表面活性剂的研究开发也得到了越来越多的重视，如中国专利CN 101073757报道了一种阴离子不对称双子的合成。而由于阴离子型表面活性剂具有耐盐性差，而非离子型具有耐温性差的缺点，使得这些产品无法在高温高盐油藏的得到应用。

另外，现有的三元复合驱油体系中，含有高浓度的碱，如氢氧化钠、碳酸钠等，在使用过程中，对地层和油井等带来巨大的伤害，所使用的表面活性剂不易被生物降解，且对人体也有一定的危害性，如：1991年，赵国玺在《表面活性剂物理化学》P495；1994年，刘程在《表面活性剂大全》P35中所公开的内容。所以针对那些苛刻油藏，我们理应寻求一种在无碱、高温(地层温度大于85℃)、高盐(矿化度40000mg/L以上)条件下结构稳定，并能与原油形成10^-3～10^-4mN/m超低界面张力，有效提高原油采收率的表面活性剂驱油体系。本发明所述的正是这种在无碱情况下，适合于高温高盐油藏的阴-非双子表面活性剂、其制备方法、二元复合及其在三次采油中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中含表面活性剂的驱油剂存在高温高盐条件下驱油效率差，使用浓度高以及三元复合驱中碱对地层和油井带来的腐蚀和积垢伤害的问题，提供一种新的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐。含N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的表面活性剂组合物在无碱、高温高盐条件下仍能与原油形成10^-3～10^-4毫牛/米超低界面张力，提高高温高盐油藏采收率。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的制备方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂，即N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐，其分子通式为：

其中：R₁为C₉～C₁₇的烷基，R₂为C₂～C₆的烷基，n为乙氧基团EO的加合数，其取值范围为2～7中的任意一个整数；M为选自钾、钠或锂中的任意一种金属离子。

上述技术方案中，M优选方案为钾和钠，更优选方案为选自钠；R₁碳数加1之和与EO数n的比值优选范围为3～4时具有最佳的亲水亲油平衡值，其水溶液能与原油形成10^-3～10^-4超低界面张力；N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐中的R₁碳原子数优选为九、十一、十五或十七，R₂的碳原子数优选为二、四或六。

为解决上述技术问题之二，本发明所采用的技术方案如下：一种N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的制备方法，包括以下步骤：

(a)N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸的制备：

将所需配比的碳链数为10～18的脂肪酸、二氯亚砜和N，N-甲基甲酰胺(DMF)在70～100℃反应2～5小时，减压抽出过量的二氯亚砜，得到的透明液体即为碳链数为10～18的脂肪酰氯1；另将所需配比的碳链数为2～6的二胺、丙烯酸甲酯和溶剂1，4-二氧六环混合均与后，在40～70℃反应2～5小时，减压去除未反应的原料及溶剂得二胺二丙酸甲酯2，以碱溶液调节PH＝9～10，剧烈搅拌下滴加1，再于40～70℃反应2～6小时，得N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸甲酯3，加入所需量的乙醇，以碱溶液调节PH＝11～12，回流反应2～6小时，酸化后得N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸；其中，制备1时，碳链数为10～18的脂肪酸、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1∶1.0～2.0∶0.03～0.1；制备2时，溶剂为1，4-二氧六环，用量为碳链数为2～6的二胺质量的3～6倍，碳链数为2～6的二胺与丙烯酸甲酯的摩尔比为1∶1.0～4.0；制备3时，碳链数为10～18的脂肪酰氯与碳链数为2～6二胺二丙酸甲酯的摩尔比为1.9～2.5∶1；制备N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸时，乙醇用量为碳链数为2～6的二胺质量的5～10倍；

(b)N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚的制备：

步骤(a)所合成的N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸和环氧乙烷按所需配比在反应温度为85～160℃，压力小于0.80MPa表压条件下，钙的碱性化合物为催化剂，反应得N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二丙酸二胺二聚氧乙烯醚；其中，N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸与环氧乙烷摩尔比为1∶4～14，催化剂用量为N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸质量的0.5～5.0％；

(c)N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的制备：

将步骤(b)所合成的N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚按所需配比与氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵催化剂混合，以甲苯为溶剂，在反应温度50～130℃，反应3～15小时，反应结束后经后处理得N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐。其中，N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚、氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵的摩尔比＝1∶2～6∶2～8∶0.05～0.3。

上述技术方案中，(a)步骤中制备1时，碳链数为10～18的脂肪酸、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比优选为1∶1.2～2.0∶0.05～0.1；制备2时的溶剂为1，4-二氧六环，用量优选为碳链数为2～6的二胺质量的4～5倍，碳链数为2～6的二胺与丙烯酸甲酯的摩尔比优选为1∶2.2～3.0，反应温度优选为50～60℃，反应时间优选为3～4小时；制备3时，碳链数为10～18的脂肪酰氯与碳链数为2～6二胺二丙酸甲酯的摩尔比优选为2.0～2.2∶1，反应温度优选为60～70℃，反应时间优选为3～4小时；制备N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸时，乙醇用量优选为碳链数为2～6的二胺质量的6～8倍，反应时间优选为3～5小时。(b)N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸与环氧乙烷摩尔比优选为1∶6～12，催化剂用量优选为N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸质量的1.0～3.0％。(c)步骤中N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚、氯乙酸钠、氢氧化钠(氢氧化钾)和四丁基溴化铵的摩尔比优选为1∶2.5～5.5∶3～7∶0.1～0.2，反应温度优选为70～110℃，反应时间优选为5～12小时。

本发明制备的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐，由于其分子结构中同时含有氧乙烯非离子基团和羧酸根阴离子基团，使其兼具阴离子表面活性剂的耐温性能和非离子表面活性剂的耐盐优点，而对称的双子结构特征，又使其具有临界胶束浓度低、降低界面张力能力强、耐高矿化度以及独特的流变性和粘弹性-增粘作用等特征，比传统表面活性剂具有更为优良的性能。另外其分子中不含有芳环结构，更易于生物降解，因此对人体和环境的危害较小，是一种适宜于高温高盐油藏的三次采油用的绿色表面活性剂。

采用本发明制备的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐，以用量为0.1～0.3wt％与0.1～0.2wt％的耐温抗盐聚合物(以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸和烯丙基油基醚四种单体共聚而成，其摩尔百分比为76∶18∶5∶1)形成驱油用组合物，在无碱条件下，可用于地层温度为85℃、矿化度16000～32000毫克/升、Ca²⁺、Mg²⁺为450～890毫克/升的胜利油田胜坨二区地层水和原油，测定了该驱油剂水溶液与胜利油田胜坨二区原油之间的动态界面张力值，可达10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力，经物理模拟驱替试验室内评价在高温、高盐油藏上该驱油剂能在水驱基础上(水驱提高原油采收率达41.4％)提高原油采收率可达16.2％，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸的红外光谱图。

图2为N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚的红外谱图。

图3为N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的红外谱图。

本发明制备的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐及各中间体可通过以下方法表征：将合成物提纯后，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，确定被测样品的化学结构，以达到对本发明所述化合物的红外表征。

由图1可知，在波数为2850～2950cm^-1处出现烷基链上甲基与亚甲基C-H伸缩特征峰，1475cm^-1烷基链上的C-H弯曲振动，3129cm^-1～3613cm^-1处出现宽包，说明仲酰胺中的N-H的H已被取代，而取代生成物上的-COOH中的OH伸缩及形成酸增加的残留水，从而形成了此处的宽包，1634cm^-1处的酰胺第I特征谱带vC＝O峰变宽并在1710cm^-1处能看到一肩峰，这是COOH上的vC＝O，由此证明反应确实生成了N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸。

图2比较图1增加了1106cm^-1处一宽峰，该峰是由于连上了EO，EO上C-O-C不对称伸缩谱带而造成的，由于该峰很宽，原有1058cm^-1处的峰被覆盖，由于样品的粘度增加，所有的峰都有所展宽，由此证明反应确实生成了N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚。

图3较图2大部分峰有所展宽，由于增加了-COO-基团，所以在1650cm^-1左右的一个大宽峰展宽明显，从原来能看出有峰的叠加，变成1856～1505cm^-1的一个大宽峰，985cm^-1的一个峰消失，该峰常常与末端羟基缔合有关，由此证明反应确实生成了N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

(a)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸的合成

将月桂酸300克(1.5摩尔)、氯化亚砜267.8克(2.25摩尔)和4.5克DMF，加入配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管等的1000毫升四口烧瓶中，于90℃反应3小时后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到月桂酰氯。另一配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管的2000毫升四口烧瓶中加入无水乙二胺45.0克(0.75摩尔)、180克1，4-二氧六环，升温至50℃，慢慢滴加丙烯酸甲酯141.9克(1.65摩尔)，滴完继续反应3小时，减压去除未反应的丙烯酸甲酯和溶剂1，4-二氧六环，剩余物为乙二胺二丙酸甲酯。以50wt％氢氧化钠调节反应液PH＝8～10，剧烈搅拌下慢慢滴加月桂酰氯，同时不断补加50wt％氢氧化钠以维持反应的PH在8～10，滴完后于60℃继续反应3小时，得N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸甲酯，继续向反应瓶内加入270克乙醇，再以50wt％氢氧化钠调PH＝11～12，回流4小时，冷却，过滤去盐，减压蒸去乙醇，剩余物以盐酸中和至强酸性，分去水层，得N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸300.3克，摩尔收率70.5％。

(b)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)的合成

将步骤(a)合成的N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸300.3克(0.529摩尔)、3.5克钙的碱性化合物加入配有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的高压反应器中，边通氮气边加热制135℃时，加入20克水，搅拌反应1小时。脱除水份后，降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论量的硫酸(20wt％)制得高活性、高选择性的复合型氧化钙烷氧基化催化剂反应液体系，将体系温度加热至80～90℃，开启真空系统，在高真空下脱水2小时，然后用氮气吹扫3～4次，将体系反应温度调至140℃缓缓通入186.4克(4.236摩尔)环氧乙烷，控制压力≤0.60MPa。反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后中和、脱水，得N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)419.5克，摩尔收率86.2％。

(c)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)419.5克(0.460摩尔)与155.3克(2.77摩尔)氢氧化钾、214.6克(1.84摩尔)氯乙酸钠、16.3克四丁基溴化铵、1500毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至90℃反应8小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐，摩尔收率87.8％。

对【实施例1】合成的N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例2】

(a)N，N-双十二酰基己二胺二丙酸的合成

同【实施例1】(a)，不同之处以87.0克(0.75摩尔)的无水己二胺替代45.0克(0.75摩尔)无水乙二胺，其余相同，得N，N-双十二酰基己二胺二丙酸328.5克，摩尔收率70.2％。

(b)N，N-双十二酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)的合成

同【实施例1】(b)，不同之处以328.5克(0.578摩尔)的N，N-双十二酰基己二胺二丙酸替代300.3克(0.529摩尔)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸、环氧乙烷的使用量为152.7g(3.470摩尔)，钙的碱性化合物的使用量为8.6克，得)N，N-双十二酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)446.0克，摩尔收率86.9％。

(c)N，N-双十二酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十二酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)446.0克(0.503摩尔)与113.0克(2.014摩尔)氢氧化钾、251.7克(2.16摩尔)氯乙酸钠、18.3克四丁基溴化铵、1500毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至100℃反应6小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十二酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)双羧酸盐，摩尔收率87.4％。

对【实施例2】合成的N，N-双十二酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例3】

(a)N，N-双十酰基丁二胺二丙酸的合成

同【实施例1】(a)，不同之处以261.0克(1.5摩尔)的癸酸替代300.0克(1.5摩尔)月桂酸，以66.0克(0.75摩尔)的无水丁二胺替代45.0克(0.75摩尔)无水乙二胺，其余相同，得N，N-双十酰基丁二胺二丙酸285.2克，摩尔收率69.9％。

(b)N，N-双十酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)的合成

同【实施例1】(b)，不同之处以285.2克(0.524摩尔)的N，N-双十酰基丁二胺二丙酸替代300.3克(0.529摩尔)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸、环氧乙烷的使用量为138.3g(3.144摩尔)，钙的碱性化合物的使用量为6.7克，得N，N-双十酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)360.6克，摩尔收率85.6％。

(c)N，N-双十酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)360.6克(0.448摩尔)与100.3克(1.79摩尔)氢氧化钾、263.3克(1.34摩尔)氯乙酸钠、18.8克四丁基溴化铵、1500毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至80℃反应8小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)双羧酸盐，摩尔收率86.5％。

对【实施例3】合成的N，N-双十酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝3)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例4】

(a)N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸的合成

将棕榈酸422.4克(1.65摩尔)、氯化亚砜235.6克(1.875摩尔)和6.3克DMF，加入配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管等的1000毫升四口烧瓶中，于80℃反应5小时后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到棕榈酰氯。另一配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管的2000毫升四口烧瓶中加入无水乙二胺45.0克(0.75摩尔)、225克1，4-二氧六环，升温至60℃，慢慢滴加丙烯酸甲酯161.3克(1.875摩尔)，滴完继续反应4小时，减压去除未反应的丙烯酸甲酯和溶剂1，4-二氧六环，剩余物为乙二胺二丙酸甲酯。以50wt％氢氧化钠调节反应液PH＝8～10，剧烈搅拌下慢慢滴加月桂酰氯，同时不断补加50wt％氢氧化钠以维持反应的PH在8～10，滴完后于70℃继续反应4小时，得N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸甲酯，继续向反应瓶内加入360克乙醇，再以50wt％氢氧化钠调PH＝11～12，回流4小时，冷却，过滤去盐，减压蒸去乙醇，剩余物以盐酸中和至强酸性，分去水层，得N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸354.5克，摩尔收率69.5％。

(b)N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)的合成

同【实施例1】(b)，不同之处以354.5克(0.521摩尔)的N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸替代300.3克(0.529摩尔)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸、环氧乙烷的使用量为229.2g(5.21摩尔)，钙的碱性化合物的使用量为6.8克，得N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)497.8克，摩尔收率84.7％。

(c)N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)497.8克(0.441摩尔)与106.0克(2.65摩尔)氢氧化钠、205.3克(1.76摩尔)氯乙酸钠、17.6克四丁基溴化铵、1500毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至100℃反应8小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)双羧酸盐，摩尔收率85.9％。

对【实施例4】合成的N，N-双十六酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例5】

(a)N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸的合成

同【实施例4】(a)，不同之处以66.0克(0.75摩尔)的无水丁二胺替代45.0克(0.75摩尔)无水乙二胺，其余相同，得N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸364.8克，摩尔收率68.7％。

(b)N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)的合成

同【实施例1】(b)，不同之处以364.8克(0.515摩尔)的N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸替代300.3克(0.529摩尔)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸、环氧乙烷的使用量为181.4g(4.122摩尔)，钙的碱性化合物的使用量为7.7克，得N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)461.3克，摩尔收率84.5％。

(c)N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)461.3克(0.435摩尔)与106.5克(2.66摩尔)氢氧化钠、178.6克(1.53摩尔)氯乙酸钠、20.6克四丁基溴化铵、1600毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至100℃反应10小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐，摩尔收率85.5％。

对【实施例5】合成的N，N-双十六酰基丁二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例6】

(a)N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸的合成

将硬脂酸497克(1.75摩尔)、氯化亚砜374.9克(3.15摩尔)和7.5克DMF，加入配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管等的1000毫升四口烧瓶中，于95℃反应3小时后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到硬脂酰氯。另一配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管的2000毫升四口烧瓶中加入无水乙二胺45.0克(0.75摩尔)、225克1，4-二氧六环，升温至60℃，慢慢滴加丙烯酸甲酯193.5克(2.25摩尔)，滴完继续反应4小时，减压去除未反应的丙烯酸甲酯和溶剂1，4-二氧六环，剩余物为乙二胺二丙酸甲酯。以50wt％氢氧化钠调节反应液PH＝8～10，剧烈搅拌下慢慢滴加月桂酰氯，同时不断补加50wt％氢氧化钠以维持反应的PH在8～10，滴完后于70℃继续反应3小时，得N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸甲酯，继续向反应瓶内加入315克乙醇，再以50wt％氢氧化钠调PH＝11～12，回流4小时，冷却，过滤去盐，减压蒸去乙醇，剩余物以盐酸中和至强酸性，分去水层，得N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸377.0克，摩尔收率68.3％。

(b)N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝6)的合成

同【实施例1】(b)，不同之处以377.0克(0.512摩尔)的N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸替代300.3克(0.529摩尔)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸、环氧乙烷的使用量为270.3g(6.144摩尔)，钙的碱性化合物的使用量为5.7克，得N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝6)542.3克，摩尔收率83.8％。

(c)N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝6)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝6)542.3克(0.429摩尔)与102.8克(2.57摩尔)氢氧化钠、249.9克(2.14摩尔)氯乙酸钠、27.2克四丁基溴化铵、1800毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至110℃反应12小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝6)双羧酸盐，摩尔收率84.7％。

对【实施例6】合成的N，N-双十八酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝6)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例7】

(a)N，N-双十八酰基己二胺二丙酸的合成

同【实施例6】(a)，不同之处以87.0克(0.75摩尔)的无水己二胺替代无水乙二胺45.0克(0.75摩尔)，其余相同，得N，N-双十八酰基己二胺二丙酸383.1克，摩尔收率64.5％。

(b)N，N-双十八酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)的合成

同【实施例1】(b)，不同之处以383.1克(0.484摩尔)的N，N-双十八酰基己二胺二丙酸替代300.3克(0.529摩尔)N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸、环氧乙烷的使用量为212.9g(4.84摩尔)，钙的碱性化合物的使用量为6.0克，得N，N-双十八酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)484.2克，摩尔收率81.2％。

(c)N，N-双十八酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)双羧酸盐的合成

将步骤(b)所合成的N，N-双十八酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)484.2克(0.393摩尔)与153.2克(2.73摩尔)氢氧化钾、227.2克(1.95摩尔)氯乙酸钠、25.5克四丁基溴化铵、1800毫升甲苯混合于配有机械搅拌、温度计和回流冷凝管的5000毫升的反应釜内，加热至110℃反应12小时。冷却，中和，分去无机盐，碱化得N，N-双十八酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)双羧酸盐，摩尔收率83.5％。

对【实施例7】合成的N，N-双十八酰基己二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝5)双羧酸盐及各中间体，应用美国Nicolet-380 FT-IR光谱仪，采用液膜法或溴化钾压片法进行红外光谱分析(扫描范围4000～400cm^-1)，具有图1～3所有的特征吸收峰。

【实施例8～14】

将【实施例1～7】合成的N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐，以用量为0.1～0.3wt％与0.1～0.2wt％的耐温抗盐聚合物(以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸和烯丙基油基醚四种单体共聚而成，其摩尔百分比为76∶18∶5∶1)形成驱油组合物，在地层温度大于85℃、矿化度16000～32000毫克/升、Ca²⁺、Mg²⁺为450～890毫克/升的胜利油田胜坨二区地层水和原油，测定了该驱油剂水溶液与胜利油田胜坨二区原油之间的动态界面张力值，可达10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力；在长度为30厘米，直径为2.5厘米，渗透率为1.5微米²的岩心上进行物理模拟驱替试验，室内评价在高温、高盐油藏上该驱油剂能在水驱基础上(水驱可提高原油采收率40.3～41.4％)提高原油采收率可达14.5～16.2％，结果见表1所示。界面张力由美国德克萨斯大学生产的TX500型旋转滴界面张力仪测定。

【比较例1】

同【实施例8】，不同之处以0.15wt％的石油磺酸钠(无锡炼油厂)替代0.15wt％N，N-双十二酰基乙二胺二丙酸二聚氧乙烯醚(n＝4)双羧酸盐，其余相同，测定了该驱油剂水溶液与胜利油田胜坨二区原油之间的动态界面张力值达0.0712mN/m，经物理模拟驱替试验室内评价，测得水驱能提高原油采收率40.3％，该驱油组合物可以在水驱基础上再提高原油采收率10.3％，结果见表1所示。

【比较例2】

同【实施例8】，不同之处以0.15wt％的超高分子量聚丙烯酰胺(粘均分子量为2500万)替代0.15wt％上述的耐温抗盐聚合物，其余相同，测定了该驱油剂水溶液与胜利油田胜坨二区原油之间的动态界面张力值达0.0492mN/m，经物理模拟驱替试验室内评价，测得水驱能提高原油采收率40.5％，该驱油组合物可以在水驱基础上再提高原油采收率9.5％，结果见表1所示。

Claims (5)

1.一种耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂，即N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐，其分子通式为：

其中：R₁为C₉～C₁₇的烷基，R₂为C₂～C₆的烷基，n为乙氧基团EO的加合数，其取值范围为2～7中的任意一个整数；M为选自钾、钠或锂中的任意一种金属离子。

2.根据权利要求1所述耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂，其特征在于所述的R₁的碳原子数为九、十一、十三、十五或十七。

3.根据权利要求1所述耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂，其特征在于所述的R₂的碳原子数为二、四或六。

4.根据权利要求1所述耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂，其特征在于所述的R₁碳数加1之和，与EO数n的比值在2～4之间。

5.权利要求1所述耐高温高盐双羧酸盐双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

(a)N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸的制备：

将所需配比的碳链数为10～18的脂肪酸、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)在70～100℃反应2～5小时，减压抽出过量的二氯亚砜，得到的透明液体即为碳链数为10～18的脂肪酰氯1；另将所需配比的碳链数为2～6的二胺、丙烯酸甲酯和溶剂1，4-二氧六环混合均匀后，在40～70℃反应2～5小时，减压去除未反应的原料及溶剂得二胺二丙酸甲酯2，以碱溶液调节pH＝9～10，剧烈搅拌下滴加1，再于40～70℃反应2～6小时，得N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸甲酯3，加入所需量的乙醇，以碱溶液调节pH＝11～12，回流反应2～6小时，酸化后得N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸；其中，制备1时，碳链数为10～18的脂肪酸、二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1∶1.0～2.0∶0.03～0.1；制备2时，溶剂为1，4-二氧六环，用量为碳链数为2～6的二胺质量的3～6倍，碳链数为2～6的二胺与丙烯酸甲酯的摩尔比为1∶1.0～4.0；制备3时，碳链数为10～18的脂肪酰氯与碳链数为2～6二胺二丙酸甲酯的摩尔比为1.9～2.5∶1；制备N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸时，乙醇用量为碳链数为2～6的二胺质量的5～10倍；

(b)N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚的制备：

步骤(a)所合成的N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸和环氧乙烷按所需配比在反应温度为85～160℃，压力小于0.80MPa表压条件下，钙的碱性化合物为催化剂，反应得N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚；其中，N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸与环氧乙烷摩尔比为1∶4～14，催化剂用量为N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸质量的0.5～5.0％；

(c)N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的制备：

将步骤(b)所合成的N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚按所需配比与氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵催化剂混合，以甲苯为溶剂，在反应温度50～130℃，反应3～15小时，反应结束后经后处理得N，N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐；其中，N，N-双碳链数为10～18脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚、氯乙酸钠、氢氧化钾或氢氧化钠和四丁基溴化铵的摩尔比＝1∶2～6∶2～8∶0.05～0.3。

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