CN102516971B - 嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油田稠油开采的嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂及制备方法。其技术方案是：该降粘剂的化学名称为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠N，N-二甲基烷基季铵盐。其制法：首先加入无水乙醇，再依次加入氢氧化钠、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、溴乙基磺酸钠，在60℃反应48h，制得嵌段聚醚乙基磺酸钠；其次将上步产物加入二氯甲烷、氯化亚砜，在30-60℃反应5-6h，制得一氯代嵌段聚醚乙基磺酸钠；最后将上步产物加入无水乙醇、搅拌并加入N，N-二甲基烷基季胺，在95℃反应20-30h，制得嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂。本发明有良好的乳化性、分散性和生物降解性，用于稠油开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田采油用的稠油乳化降粘的嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂及制备方法。
技术背景
稠油是胶质沥青质含量高、粘度密度较大的原油。降低粘度、降低阻力、改善流动性成了稠油开采的关键。我国稠油目前主要采用蒸汽吞吐、蒸汽驱等热采技术。吞吐后期注蒸汽难度大，开采成本高，严重制约了稠油的开发。因此伴蒸汽注入高效稠油降粘剂是提高采油经济效益有效方式。
油田三次采油中应用最多的表面活性剂有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂。阴离子表面活性剂抗盐性能力差，临界胶束浓度较高，在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用，导致在驱油过程中的损耗。非离子表面活性剂浊点低且溶解度随温度的升高而下降，故只能用于油层温度低于其浊点的场合。两性表面活性剂既有阴离子又有阳离子亲水基呈现两性，对金属离子有螯合作用。因此可以用于高矿化度、较高温度的油层驱油、且能大大降低非离子型与阴离子型活性剂复配时的色谱分离效应。
发明内容
本发明的目的是：为了增强阴离子和阳离子表面活性剂复配能力，且能在高矿化度、较高温度油层驱动稠油乳化降粘,特提供一种嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂及制备方法。
本发明的目的是这样实现的：嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂化学名称为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠N，N-二甲基烷基季铵盐，R为12-18个碳原子的烷基，EO表示乙氧基嵌段C2H5O,PO表示丙氧基嵌段C3H7O，n=2-60,m=15-80,聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂其结构通式为:
本发明所述稠油乳化降粘剂的制备方法主要包括三步：(1)向反应器中加入无水乙醇，在搅拌条件下依次加入聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、溴乙基磺酸钠、氢氧化钠，加入聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚与溴乙基磺酸钠的摩尔比是1:1，控制反应温度为60℃，回流反应时间为48h，将所得淡黄色混合液抽滤除去反应生成的NaBr和未反应的BrCH2CH2SO3Na，再将滤液用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂无水乙醇，最后再次将产物抽滤，用丙酮（每次5-10m）洗1-2次除去未反应的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚，把所得产品在烘箱中30℃干燥24h，得白色固体粉末聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠。（2）向连接有尾气处理装置的反应器中依次加入上步制得的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠、二氯甲烷，控制反应温度为30℃，在搅拌下分两次滴加0.84ml氯化亚砜，反应时间为5-6h，加入聚氧乙烯聚氧丙嵌段聚醚乙基磺酸钠与氯化亚砜的摩尔比为1:1.2，在反应结束半小时前，将反应温度升至60℃直到反应结束，将所得黄色混合液倒入烧杯中静置1h，用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂二氯甲烷；把蒸馏所得固体用丙酮（每次5-10ml）洗1-2次；再将所得产品在烘箱中30℃干燥24h，得白色固体粉末一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠。（3）向反应器中加入无水乙醇，在搅拌条件下依次加入上步制得的一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠、N,N-二甲基烷基胺，加入一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠与N,N-二甲基烷基胺的摩尔比为1:1.1，通入氮气保护，升温至95℃，回流反应时间为20-30h，将所得淡黄色混合液用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂无水乙醇，再将所得固体用丙酮（每次5-10ml）洗1-2次，把所得产品在烘箱中30℃干燥48h，制得最终产物嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂。制备该稠油乳化降粘剂使用的原料聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚为南京古田化工有限公司生产，商品标号L61，平均分子量2000,HLB=3。反应方程式如下：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）在强酸介质中不会形成外盐，在很广泛的PH范围内均为两性离子状态；（2）可与其它所有表面活性剂配伍，在酸、碱和强电解质中稳定存在；（3）对金属离子有螯合作用因而可用于高矿化度、较高温度的油层驱油；（4）有良好的乳化性、分散性和生物降解性。
附图说明
附图1为本发明嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过实施例来说明本发明嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂的制备方法。
实施例1
第一步: 制备聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠；
向三颈瓶中加入20ml无水乙醇，在搅拌条件下依次加入20g聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、0.4g氢氧化钠、2.11g溴乙基磺酸钠，加入聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚与溴乙基磺酸钠的摩尔比为1:1，反应温度为60℃，回流反应时间为48h，将所得淡黄色混合液抽滤除去反应生成的NaBr和未反应的BrCH2CH2SO3Na，把所得滤液用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂无水乙醇，再将产物抽滤，用丙酮（每次6ml）洗2次除去未反应的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚，把所得产品在烘箱中30℃干燥24h，制得白色固体粉末聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠。
第二步：制备一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠；
向连接有尾气处理装置的三颈瓶中依次加入上步制得的21.30g聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠，20ml二氯甲烷，控制反应温度为30℃。在搅拌条件下，分两次滴加0.84ml氯化亚砜，加入聚氧乙烯聚氧丙嵌段聚醚乙基磺酸钠与氯化亚砜的摩尔比为1:1.2，反应时间为6h，在反应结束半小时前，将反应温度升至60℃直到反应结束，把所得黄色混合液倒入烧杯中静置1h，用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂二氯甲烷，再把所得固体用丙酮（每次6 ml）洗2次，最后把所得产品在烘箱中，30℃干燥24h，制得白色固体粉末一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠。
第三步：制备聚氧乙烯聚氧丙嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂；
向三颈瓶中加入20ml无水乙醇，在搅拌条件下依次加入21.48g上步制得的一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯乙基磺酸钠、3.27gN，N-二甲基烷基胺，加入一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯乙基磺酸钠与N，N-二甲基烷基胺的摩尔比为1:1.1，通入氮气保护，升温至95℃，回流反应时间为30h，将所得淡黄色混合液用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂无水乙醇，再将所得固体用少量的丙酮洗2次（每次6 ml），最后将所得产品在烘箱中30℃干燥48h，制得较纯净的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂。将该表面活性剂制成0.5﹪-1﹪的水溶液，即是一种良好的稠油乳化降粘剂。
本研究采用红外光谱法对聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠N，N二甲基烷基季铵盐分子中的各种官能团进行了初步分子。用KBr压片制样，以PE公司生产的Paragon100型红外光谱仪对产品作红分析。
主要的吸收峰如下：
3439.89cm-1为OH的伸缩峰（由于聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚极容易吸水，所以含有OH）；2917.34cm-1、2854.76cm-1为CH2的伸缩振动峰；1193.22cm-1、1062.58cm-1为SO3Na的伸缩振动峰；765.32cm-1为(CH2)n(n≥4)的伸缩振动峰，(CH2)n(n≥4)伸缩振动由于位阻效应使得伸缩振动峰值变大。
实施例2
聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙磺酸钠N，N-二甲基烷基季铵盐的红外光谱：
通过实施例1得到的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠N，N-二甲基烷基季铵盐的红外光谱见附图1由图谱解析得知，所得目标产物与预期产物基本相符。
Claims (2)
1.嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂,其特征是：该稠油乳化降粘剂的化学名称为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠N，N二甲基烷基季铵盐，其结构为：
式中R为12-18个碳原子的烷基，EO聚氧乙烯链即C2H4O,PO聚氧丙烯链即C3H6O，m=15-80，n=2-60。
2.一种如权利要求1所述嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂的制备方法，其特征是：先向反应器中加入无水乙醇作反应溶剂，在搅拌条件下依次加入聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、氢氧化钠及溴乙基磺酸钠；加入聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚与溴乙基磺酸钠摩尔量比是1:1，氢氧化钠加入量为0.01mol，控制反应温度60℃，回流反应48h后；将所得淡黄色混合液抽滤除去反应生成的NaBr和未反应的BrCH2CH2SO3Na；再将滤液蒸馏除去溶剂无水乙醇；最后将蒸馏所得产物抽滤，用丙酮洗1-2次除去未反应的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚，将产品在30℃干燥24h制得白色固体粉末聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠；向连接有尾气处理装置的三颈瓶中依次加入聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠、二氯甲烷，控制反应温度为30℃，在搅拌条件下分两次滴加0.84ml氯化亚砜，反应时间5-6h，聚氧乙烯聚氧丙嵌段聚醚乙基磺酸钠与氯化亚砜摩尔量比为1:1.2，在反应结束半小时前，将反应温度升至60℃直到反应结束，将所得黄色混合液倒入烧杯中静置1h，用旋转蒸发仪蒸馏除去溶剂二氯甲烷；再将所得固体用5-10ml丙酮洗1-2次；最后将产品30℃干燥24h，制得白色固体粉末一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠；在反应器中加入无水乙醇，在搅拌下依次加入一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠、N,N-二甲基烷基胺，一氯代聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚乙基磺酸钠与N,N-二甲基烷基胺摩尔量比为1:1.1，通入氮气保护，升温至95℃，回流反应20-30h；将所得淡黄色混合液蒸馏除去溶剂无水乙醇；然后将所得固体用5-10ml丙酮洗1-2次；最后将所得产品在30℃干燥48h，制得较纯净的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚两性离子稠油乳化降粘剂。
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