CN103214389B - N,n’-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠复配体系在三次采油中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以双子酰胺型表面活性剂N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠为主的复配体系及其在三次采油中的应用，属于界面和胶体化学技术领域。该表面活性剂配方体系包括复配一定质量分数(N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠∶甜菜碱(C₁₆)为1∶9，2∶8，3∶7；或N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠与正丁醇的复配)的溶液。该复配体系在不加碱的条件下就可以达到原油/水的界面张力为10^-3mN/m数量级，具有良好的表面活性，对原油有很好的增溶作用，良好的抗盐、抗沉积和润湿性能，生物降解性能好。同时复配体系成本较低，适用于三次采油，收益高。使用本发明复配组合物，与油田配伍性好，驱油效果明显。

Description

N,N’-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠复配体系在三次采油中的应用

技术领域

本发明涉及N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠表面活性剂的复配体系，及在三次采油中的应用。

背景技术

众所周知，石油储存量日益减少，所以提高石油的开采效率刻不容缓。

石油开采过程分一次采油、二次采油和三次采油。一次、二次采油均为物理方法采油，通常可采出30％～40％的原油，三次采油通过强化采油措施，可使原油采收率提高到80％～85％。化学驱是三次采油的主要方法，而表面活性剂驱在化学驱中占有重要地位，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。(隋智慧.驱油用表面活性剂的研究[J].精细石油化工进展，2005，6(1)：7-10.)

国外对双子型表面活性剂研究始于上世纪七十年代，我国在双子型表面活性剂方面的研究始于20世纪末。目前已报道合成的双子型表面活性剂有：季铵盐等阳离子型双子表面活性剂、磺酸盐等阴离子型双子表面活性剂、非离子型双子表面活性剂等。近年主要集中在对双季铵盐双子表面活性剂的研究上，其它相关报道相对较少。

用于三次采油的表面活性剂主要需要满足高表面活性、高稳定性、耐温抗盐、粘度高、水溶性好、低吸附、低成本等条件。双子型表面活性剂具有很高的表面活性和降低油水界面张力的能力，对原油有很好的增溶作用，良好的抗盐、抗沉积和润湿性能。因而，双子型表面活性剂在三次采油、堵水、调剖和开发底渗透率薄油层方面应该具有广阔的前景。

含有酰胺官能团的双子表面活性剂复配体系比起传统的表面活性剂，有着更好的生物降解性、温和性、热稳定性和抗水解能力，国内外对含有酰胺官能团的双子表面活性剂也做了大量的研究。本课题对双子酰胺型表面活性剂复配体系的界面张力进行研究，由于反应较简单，原料来源方便，对于采油方面具有较强的实用研究价值，研究成果有助于推动我国在采油领域的发展。

发明内容

本发明的目的是将所研究的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠表面活性剂的复配体系应用于三次采油，利用N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠与其他表面活性剂良好的协同效应，有效降低油/水的界面张力，使其达到低界面张力，满足三次采油的需要。

这种N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠的复配体系，有较好的降低界面张力的能力，同时N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠合成简单，成本低廉，耐盐性和生物降解性良好，在无碱的条件下其复配体系满足三次采油的要求。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：

N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠的结构通式是：

其中：R分别为C₁₁H₂₃、C₁₃H₂₇、C₁₅H₃₁(对应所用的脂肪酸分别为：C₁₂、C₁₄、C₁₆酸)。

N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠复配体系指的是其与甜菜碱(C₁₆)和正丁醇按一定比例配成的复配体系。

与甜菜碱(C₁₆)复配体系的界面张力测定时，质量分数(N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠∶甜菜碱(C₁₆)为1∶9，2∶8，3∶7)。

测定C₁₄和C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠与正丁醇复配体系的界面张力时，用硬水配成含正丁醇质量分数为0.4％、分别含C₁₄和C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠质量分数为0.3％的溶液。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠与正丁醇的复配体系界面张力达到10^-3数量级的超低界面张力，与甜菜碱(C₁₆)复配体系界面张力达到10^-2数量级，可用于三次采油，可极大提高石油的采收率。

2.本发明复配体系中N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠由乙二胺、丙烯酸甲酯、脂肪酰氯通过胺化、酰化、皂化合成，生产原料来源广泛、价格较低，该合成成本低，同时合成步骤简单，操作可行。另一复配物质甜菜碱来源也较广泛。

3.本发明中的复配体系耐盐、耐硬水性好，又具有较好的生物降解性能，表面活性强，适用于三次采油。

4.本发明的复配体系配比简单，无碱、无盐，避免强碱的使用对聚合物溶液粘度的破坏，也防止了油井结垢和设备腐蚀、检泵周期缩短以及复合驱色谱分离现象导致的驱油效率下降等一系列问题。

附图说明

图1为本发明N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸甲酯的红外光谱图

图2为本发明N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠的红外光谱图

具体实施方式

实施例1：N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠的制备

在三口烧瓶中称入适量的无水乙二胺，然后水浴加热至50℃左右，再按投料比为n(乙二胺)∶n(丙烯酸甲酯)＝1∶2投料，在搅拌器搅拌下用滴液漏斗缓慢滴加丙烯酸甲酯，加完后继续搅拌反应3～4h，减压蒸馏出未反应物，得浅黄色澄清液体，再通过红外分析，以验证产物结构。

在四颈烧瓶中加入适量上述中间体、丙酮/水溶液，用质量分数为20％的NaOH溶液调pH至9～10.按n(中间体)∶n(脂肪酰氯)＝1.1∶2，将定量的脂肪酸酰氯置于滴液漏斗中，在另一滴液漏斗中放入质量分数为20％的NaOH溶液.在搅拌的情况下，两漏斗同时滴加入四颈瓶中，滴加速度放慢，保持反应液pH为9～9.5.滴加完后继续反应3h.反应结束后，减压蒸除丙酮，可得浅黄色稠状液体，再通过水洗提纯得纯度高的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸甲酯，再通过红外分析，以验证产物结构。

在95℃下，用氢氧化钠溶液皂化水解N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸甲酯即得产品-N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠，再经过提纯、干燥，得固体样品。

实施例2：产物的定性分析

通过提纯可得较纯产物，再将产物溶解在无水乙醇中，用涂片法测定产物的红外光谱，通过红外光谱定性分析产物结构。

实施例3：溶液界面张力的测定：硬度为300mg/kg、盐度为6000mg/kg硬水的配制

精确称取无水硫酸镁0.1445g，无水氯化钙0.1993g，氯化钠6g，溶解于1L容量瓶中，加水至刻度，摇匀。

实施例4：溶液界面张力的测定

C₁₂、C₁₄和C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠分别用以上硬水配成质量分数为0.3％的溶液，利用SVT20N旋转液滴张力仪，分别测定它们在45℃和70℃下的界面张力。

实施例5：与正丁醇复配体系的界面张力测定

分别在C₁₄和C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠中加入正丁醇，用硬水配成含正丁醇质量分数为0.4％、分别含C₁₄和C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠质量分数为0.3％的溶液，分别测定它们在45℃和70℃下的界面张力。

实施例6：与甜菜碱(C₁₆)复配体系的界面张力测定

分别在C₁₄和C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠中加入甜菜碱(C₁₆)，用硬水配成质量分数(N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠∶甜菜碱(C₁₆))为1∶9，2∶8，3∶7)的溶液，分别测定他们的界面张力。

表1 各溶液稳定后的界面张力(45℃)

表2 各溶液稳定后的界面张力(70℃)

表3 C₁₄复配体系稳定后的界面张力(70℃)

表4 C₁₆复配体系稳定后的界面张力(70℃)

附图分析：

图1为本发明N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸甲酯的红外光谱图。由图分析可得：2935cm^-1和2854cm^-1处的双峰为饱和碳链的振动峰；1735cm^-1处的强峰为-COOCH₃基团的吸收峰；1649cm^-1处的强吸收峰是叔酰胺-CO-N的特征伸缩振动峰，1430cm^-1、1457cm^-1处的双峰是-C＝O的对称伸缩振动峰。

图2为本发明N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠的红外光谱图。2921cm^-1和2852cm^-1处的双峰为饱和碳链的振动峰；1614cm^-1处的吸收峰是叔酰胺-CO-N的特征伸缩振动峰，1566cm^-1处的强峰为-COONa基团中羰基吸收峰，表明产物为羧酸钠盐，1419cm^-1、1436cm^-1处的双峰是-C＝O的对称伸缩振动峰。

这些红外光谱图以及其他一系列定性实验结果表明目标产物的成功获得，随后用于复配体系。

Claims (3)

1.一种应用于三次采油的表面活性剂复配体系，其特征在于：该体系是由N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠与C₁₆的甜菜碱配成的复配体系，和N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠与正丁醇配成的复配体系，体系中所用的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠的结构为：

其中：R分别为C₁₃H₂₇、C₁₅H₃₁。

2.权利1所述的三次采油表面活性剂复配体系，其特征在于：复配体系中N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠：C₁₆的甜菜碱的质量分数为1∶9，2∶8，3∶7。

3.权利1所述的三次采油表面活性剂复配体系，其特征在于：复配体系包括用硬水配成的含正丁醇质量分数0.4％的溶液，含C₁₄或C₁₆的N，N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠质量分数为0.3％的溶液。