CN102220122A - 一种甜菜碱型二元驱油剂、制备方法及其应用 - Google Patents

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本发明涉及一种甜菜碱型二元驱油剂、制备方法及其应用。该驱油剂的结构式为：
Figure 201110108064X100004DEST_PATH_IMAGE001
其中R为C8～C12中的任意一种烷基；n为4～8中的任意一个整数；R1=R2为甲基、乙基、丙基中的任意一种；R3为C1～C2中的任意一种烷基；R1为-H、-CH3、-OH中的任意一种；R11为-H、-CH3、-OH中的任意一种；甜菜碱二元驱油剂的制备方法，包括如下步骤：1)烷基酚醚的制备：2)叔胺的制备：3)甜菜碱的制备。本发明在无碱条件下仍能与原油形成10-3～10-5mN/m的超低界面张力，提高采收率20%以上。

Description

一种甜菜碱型二元驱油剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及油田化学应用领域，特别是一种甜菜碱型二元驱油剂、制备方法及其应用。
背景技术
石油开采大部分已进入中后期，油田综合含水率高达85%以上，部分油井含水率高达90%以上，但石油采收率仅有30%左右，地下仍有60%左右的石油未开采出来，于是各种提高石油采收率的方法陆续出现，其中表面活性剂作为驱油剂驱油是提高石油采收率的一种比较理想的方法之一。
在石油开采技术中应用表面活性剂采油研究起始于二十世纪三十年代初，至今有70多年的历史。七十多年来无论理论和实践上都获得了很大的发展，目前基本上形成了以下几种注入体系。(1)活性水驱；(2)胶束溶液驱；(3)低界面张力驱油；(4)三元复合驱。其中三元复合驱（碱、表面活性剂、聚合物）是二十世纪八十年代才发展起来的一种提高原油采收率的新方法。
虽然三元表面活性剂的种类很多，但价格相对较高，而且现场的用量较大，另外使用碱的浓度较高，如氢氧化钠、碳酸钠等，不仅对油层产生伤害，同时也增加碱的消耗，这样三元复合驱中的化学剂的投入成本及生产费用较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甜菜碱型二元驱油剂、制备方法及其应用，在无碱条件下仍能与原油形成10-3～10-5mN/m的超低界面张力，提高采收率20%以上。
本发明所述一种甜菜碱型二元驱油剂，该驱油剂的结构式为
Figure 201110108064X100002DEST_PATH_IMAGE001
其中R为C8～C12中的任意一种烷基；
n为4～8中的任意一个整数；
R1=R2为甲基、乙基、丙基中的任意一种；
R3为C1～C2中的任意一种烷基；
R1为-H、-CH3、-OH中的任意一种；
R11为-H、-CH3、-OH中的任意一种。
甜菜碱二元驱油剂的制备方法包括如下步骤：
1)烷基酚醚的制备：
在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入烷基酚，用溶剂将其溶解，升温60～90℃时滴加15wt%碱溶液，完毕后加入卤代烷，升温回流反应4～8h，静止分层除去无机相，得烷基酚醚, 其中烷基酚与碱的质量比为(4～7)：1，卤代烷与烷基酚的质量比为(0.8～1.4)：1，溶剂与卤代烷的质量比为(0.5～1.5)：1；
2)叔胺的制备：
在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入（1）中制得的烷基酚醚，加入质量浓度为30%～40%双烷基胺水溶液和催化剂四丁基溴化铵，在0～6℃冷水浴下加入碱，30～70℃反应4～8h，静止分层除去无机相，得叔胺；其中烷基酚醚与碱的质量比为(6.4～12)：1，烷基酚醚与双烷基胺的质量比为(7～13)：1，催化剂四丁基溴化铵的用量为烷基酚醚与双烷基胺总质量的0.2%～0.3%。
3)甜菜碱的制备：
在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入卤代羧酸，用溶剂将其溶解，加入碱溶液调节PH8～9，加入（2）中的叔胺，回流反应4～10h，常压蒸馏，降温加入水60～85℃反应1h，得甜菜碱，其中卤代羧酸与碱的质量比为1.6～3：1，叔胺与卤代羧酸的质量比为2.5～4：1。
所述的甜菜碱型二元驱油剂与聚合物组成二元复合体系的在三次采油中的应用。
本发明具有以下优点：
1.不含碱，本发明甜菜碱驱油剂在无碱条件下仍能与地下原油形成10-3～10-5mN/m的超低界面张力。
2.具有良好的、耐温、耐盐和电解质性能。
3.可以提高原油采收率22%以上，且成本低，可以为油田带来巨大的经济效益。
具体实施方式：
实施例1：
（1）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入44g壬基酚，用58g乙醇将其溶解，升温80℃时滴加8.8g15wt%NaOH溶液，完毕后加入52.8g溴己烷，升温85℃回流反应4h，静止分层除去无机相，得壬基酚醚。
（2）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入38g（1）中制得的壬基酚醚，加入9.5g质量浓度为40%二甲胺水溶液和0.1g催化剂四丁基溴化铵，在4℃冷水浴下加入4.8gNaOH，70℃反应5h，静止分层除去无机相，得叔胺。
（3）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入19g氯乙酸，用22g乙醇将其溶解，加入8.65gNaOH溶液调节PH8～9，加入56.7g（2）中的叔胺，82℃回流反应6h，常压蒸馏，降温加入水75℃反应1h，得甜菜碱。
实施例2：
（1）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入44g壬基酚，用35.2g乙醇将其溶解，升温60℃时滴加7.3g15wt%NaOH溶液，完毕后加入52.8g溴代烷，85℃升温回流反应8h，静止分层除去无机相，得壬基酚醚。
（2）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入38g（1）中制得的壬基酚醚，加入10.5g质量浓度为40%二甲胺水溶液和0.2g催化剂四丁基溴化铵，在6℃冷水浴下加入3.8gNaOH，50℃反应7h，静止分层除去无机相，得叔胺。
（3）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入19g氯乙酸，用22g乙醇将其溶解，加入7.6gNaOH溶液调节PH8～9，加入61g（2）中的叔胺，82℃回流反应6h，常压蒸馏，降温加入水85℃反应1h，得甜菜碱。
实施例3：
（1)在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入44g壬烷基酚，用52.8g乙醇将其溶解，升温75℃时滴加7.3g15wt%NaOH溶液，完毕后加入44g溴代烷，85℃升温回流反应6h，静止分层除去无机相，得壬基酚醚。
（2）在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入38g（1）中制得的壬基酚醚，加入8.6g质量浓度为40%二甲胺水溶液和0.2g催化剂四丁基溴化铵，在5℃冷水浴下加入3.8gNaOH，70℃反应5h，静止分层除去无机相，得叔胺。
（3)在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入19g氯乙酸，用22g乙醇将其溶解，加入6gNaOH溶液调节PH8～9，加入66g（2）中的叔胺，82℃回流反应8h，常压蒸馏，降温加入水75℃反应1h，得甜菜碱。
实施例4：
测试仪器：TX-500C型全量程自动动态旋滴界面张力仪，温度：45℃。
本方法制备的甜菜碱型二元驱油剂应用于二元复合驱实验：按上述合成的甜菜碱型二元驱油剂与聚合物配成二元复合驱，实验结果如下表。
Figure 8846DEST_PATH_IMAGE002
实验用油、水为采油厂深度处理污水及脱水原油。超高分子量聚合物浓度为1500mg/L，配制的二元复合体系粘度为50~60mPa·s。将以上体系放在电动搅拌器上搅拌1小时，转速为300～400转，待体系搅拌好后即可测量界面。
本发明制备的甜菜碱型二元驱油剂在含量为0.05～0.3%的范围内均能达到超低界面张力。
实施例5：
测试仪器：TX-500C型全量程自动动态旋滴界面张力仪，温度：45℃。
油：实验标准原油，水：地层矿化水，驱油剂含量：0.1%。
抗盐性能实验结果                  表2
Figure 201110108064X100002DEST_PATH_IMAGE003
本发明制备的甜菜碱型二元驱油剂在矿化度为4000-6000mg/L的范围内均能达到超低界面张力，具有较好的抗盐性能。
实施例6：
测试仪器：TX-500C型全量程自动动态旋滴界面张力仪，油：实验标准原油，水：地层矿化水，驱油剂含量：0.1%。
耐温性能实验结果                表3
Figure 801353DEST_PATH_IMAGE004
本发明制备的甜菜碱型二元驱油剂在测定温度45-65℃的范围内均能达到超低界面张力，具有较好的耐温性能。

Claims (9)

1.一种甜菜碱型二元驱油剂，该驱油剂的结构式为：                                                
其中R为C8～C12中的任意一种烷基；
        n为4～8中的任意一个整数；
R1=R2为甲基、乙基、丙基中的任意一种；
R3为C1～C2中的任意一种烷基；
        R1为-H、-CH3、-OH中的任意一种；
        R11为-H、-CH3、-OH中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的甜菜碱二元驱油剂，其特征在于:R为C9的烷基，n为6的整数，R3为C1。
3.权利要求1所述的甜菜碱二元驱油剂的制备方法，包括如下步骤：
1)烷基酚醚的制备：
在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入烷基酚，用溶剂将其溶解，升温60～90℃时滴加15wt%碱溶液，完毕后加入卤代烷，升温回流反应4～8h，静止分层除去无机相，得烷基酚醚, 其中烷基酚与碱的质量比为(4～7)：1，卤代烷与烷基酚的质量比为(0.8～1.4)：1，溶剂与卤代烷的质量比为(0.5～1.5)：1；
2)叔胺的制备：
    在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入（1）中制得的烷基酚醚，加入质量浓度为30%～40%双烷基胺水溶液和催化剂四丁基溴化铵，在0～6℃冷水浴下加入碱，30～70℃反应4～8h，静止分层除去无机相，得叔胺；其中烷基酚醚与碱的质量比为(6.4～12)：1，烷基酚醚与双烷基胺的质量比为(7～13)：1，催化剂四丁基溴化铵的用量为烷基酚醚与双烷基胺总质量的0.2%～0.3%。
3)甜菜碱的制备：
    在装有冷凝器、搅拌器的三口烧瓶中加入卤代羧酸，用溶剂将其溶解，加入碱溶液调节PH8～9，加入（2）中的叔胺，回流反应4～10h，常压蒸馏，降温加入水60～85℃反应1h，得甜菜碱，其中卤代羧酸与碱的质量比为1.6～3：1，叔胺与卤代羧酸的质量比为2.5～4：1。
4.根据权利要求2所述的甜菜碱二元驱油剂的制备方法，其特征在于:溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中一种或几种混合物。
5.根据权利要求2所述的甜菜碱二元驱油剂的制备方法，其特征在于:碱为NaOH、KOH、Na2CO3、Na2HCO3中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的甜菜碱二元驱油剂的制备方法，其特征在于:双烷基胺为二甲胺、二乙胺、二丙胺、二乙醇胺中的任意一种。
7.根据权利要求2所述的甜菜碱二元驱油剂的制备方法，其特征在于:卤代羧酸为氯乙酸、氯丙酸、氯丁酸、溴乙酸、溴丙酸、溴丁酸中的一种或几种混合物。
8.根据权利要求3～7所述的甜菜碱二元驱油剂的制备方法，其特征在于:溶剂为乙醇，碱为NaOH，双烷基胺为二甲胺，卤代羧酸为氯乙酸。
9.权利要求1所述的甜菜碱型二元驱油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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