CN103254882B - 一种以碱木素改性制备驱油剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于石油开采技术领域的一种以碱木素改性制备驱油剂的方法。该驱油剂以造纸行业的副产物碱木素为原料，先与氧化剂反应，然后再经过磺化、胺化、烷基化等反应合成，从而将碱木质素制备成为表面活性剂，与碱复配后可显著降低油水界面张力。该发明不但合理利用造纸黑液的副产物碱木素、有利于环境保护，而且能合成较为廉价的驱油剂，从而降低三次采油的成本，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，特别涉及一种以碱木素改性制备驱油剂的方法。
技术背景
在化石能源日趋紧张的情况下,提高石油采收率已成为石油开采研究的重要方向。化学驱采油是三次采油技术的主要方向之一，而化学驱工艺的关键在于所采用的表面活性剂。在三次采油过程中，目前主要采用石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、聚丙烯酰胺（PAM）及其改性聚合物制备的驱油剂，专利CN1171292A中即提出了以烷基苯磺化物为主要成分的一种三次采油用驱油剂，然而由于驱油剂的成本较高以及在使用过程中的吸附损失等使得三次采油的经济效益大大降低。
迄今为止，木质素作为造纸废液的副产物，除了少部分被低值利用外，其余均被排入江河湖海，既浪费资源，又污染环境。由于木质素及其改性产品本身具有表面活性，可以考虑用于三次采油中。早在1931年，DeGroot和Monson就取得了注木质素采油的专利。70年代末80年代初，Kalfoglou对木质素及其改性产品做牺牲剂进行了大量研究，说明了木质素及其改性产物可以减少主表面活性剂的吸附损失，可提高石油采收率。同时期，Neale和Hornof等人对木质素的界面活性及其与石油磺酸盐的复配进行了系统的研究，认为木质素磺酸盐与石油磺酸盐存在着有利的协同作用。Morrow曾对碱木素进行了烷基化、磺化、氧化改性的研究，产品的性能有了很大改进，表面张力大为降低，油水界面张力可达0.1mN/m，与其他表面活性剂复配后油水界面张力可达10-2mN/m。专利CN1327026A中提出以长链脂肪酰胺改性木质素磺酸盐，所得表面活性剂与碱复配使用，最低油水界面张力可达到10-3mN/m。本发明以价格更为低廉的碱木素为原料，第一步改性采用氧化反应，再经过磺化、胺化、烷基化反应，使产品的表面性能进一步得到提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以碱木素改性制备驱油剂的方法，其特征在于，以造纸行业的副产物碱木素为原料，先与氧化剂反应，然后再经过磺化、胺化、烷基化反应，将亲水和亲油基团引入木质素的侧链及苯环上，从而将碱木质素制备成为表面活性剂，与碱复配后可使油水界面张力达到超低。
所述碱木素与氧化剂的质量比为10:0.1-3；氧化温度20-100℃、反应时间20-120分钟。
所述氧化后的碱木素与无水亚硫酸钠按照质量比为10:1-4，在温度为150-200℃条件下，磺化反应20-120分钟，得到木质素磺酸盐。
将上述所得木质素磺酸盐与有机胺和甲醛按照质量比为10:0.1-2：0.2-2，在温度为25-100℃条件下，胺化反应2-10小时。
所述在胺化后的产物中加入卤代烃，在温度为60-170℃条件下烷基化反应2-10小时，将亲水和亲油基团引入木质素的侧链及苯环上，从而将碱木质素制备成为表面活性剂。
所述制备的表面活性剂可与0.05-1.4wt%NaOH复配使用。
所述氧化剂为过氧化氢，硝酸。
所述有机胺为乙二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺等。
所述长链卤代烃为溴代十四烷、溴代十六烷或溴代十八烷等。
本发明的有益效果是该将造纸黑液的副产物碱木素合理利用，能解决环境污染，制备性能稳定、廉价的三次采油用表面活性剂。
具体实施方式
本发明提供一种以碱木素改性制备驱油剂的方法，是以造纸行业的副产物碱木素为原料，先与氧化剂反应，然后再经过磺化、胺化、烷基化反应，将亲水和亲油基团引入木质素的侧链及苯环上，从而将碱木质素制备成为表面活性剂，与碱复配后可使油水界面张力达到超低。
以下给出本发明的实施例，对本发明予以进一步说明。
实施例1：10g碱木素与1gH2O270℃氧化30分钟，然后加2g无水亚硫酸钠180℃磺化30分钟,将所得磺酸盐与0.6g乙二胺、1g甲醛80℃胺化6小时，胺化后的产物与2g溴代十六烷80℃烷基化6小时。以胜利油田孤岛原油为测定对象，与0.2wt%的NaOH复配时，测得最低油水界面张力可达10-3mN/m。
实施例2：10g碱木素与1.5gH2O270℃氧化30分钟，然后加2g无水亚硫酸钠170℃磺化30分钟,将所得磺酸盐与1.2g乙二胺、1.5g甲醛80℃胺化6小时，胺化后的产物与3.6g溴代十六烷80℃烷基化6小时。以胜利油田孤岛原油为测定对象，与0.4wt%的NaOH复配时，测得平衡油水界面张力（1h）可达10-3mN/m。
实施例3：10g碱木素与2g无水亚硫酸钠170℃磺化30分钟,将所得磺酸盐与1.2g乙二胺、1.5g甲醛80℃胺化6小时，胺化后的产物与3.6g溴代十六烷80℃烷基化6小时。以胜利油田孤岛原油为测定对象，与0.4wt%的NaOH复配时，测得最低油水界面张力可达10-3mN/m。
实施例4：10g碱木素与1gH2O270℃氧化30分钟，然后加2g无水亚硫酸钠180℃磺化30分钟,将所得磺酸盐与0.6g二乙烯三胺、1.5g甲醛80℃胺化6小时，胺化后的产物与5g溴代十六烷80℃烷基化6小时。以胜利油田孤岛原油为测定对象，与0.8wt%的NaOH复配时，测得最低油水界面张力可达10-3mN/m。
实施例5：10g碱木素与1gH2O270℃氧化30分钟，然后加2g无水亚硫酸钠180℃磺化30分钟,将所得磺酸盐与0.6g三乙烯四胺、1g甲醛80℃胺化4小时，胺化后的产物与3.6g溴代十八烷80℃烷基化6小时。以胜利油田孤岛原油为测定对象，与1.2wt%的NaOH复配时，测得平衡油水界面张力（1h）可达10-3mN/m。
实施例6：10g碱木素与1gH2O270℃氧化30分钟，然后加2g无水亚硫酸钠180℃磺化30分钟,将所得磺酸盐与1.2g三乙烯四胺、1.5g甲醛80℃胺化5小时，胺化后的产物与3.6g溴代十八烷80℃烷基化6小时。以胜利油田孤岛原油为测定对象，与0.4wt%的NaOH复配时，测得最低油水界面张力可达10-4mN/m。
Claims (1)
1.一种以碱木素改性制备驱油剂的方法，其特征在于，以造纸行业的副产物碱木素为原料，其碱木素与氧化剂的质量比为10:0.1-3；氧化温度20-100℃、反应时间20-120分钟；氧化反应后与无水亚硫酸钠按照质量比为10:1-4，在温度为150-200℃条件下，磺化反应20-120分钟，得到木质素磺酸盐；将所得木质素磺酸盐与有机胺和甲醛按照质量比为10:0.1-2：0.2-2，在温度为25-100℃条件下，胺化反应2-10小时；在胺化后的产物中加入卤代烃，在温度为60-170℃条件下烷基化反应2-10小时，将亲水和亲油基团引入木质素的侧链及苯环上，从而将碱木质素制备成为表面活性剂，将制备的表面活性剂与质量浓度为0.05％-1.4％的NaOH复配，以测得最低油水界面张力达到10-3mN/m或10-4mN/m为准；与碱复配后显著降低油水界面张力；其中，氧化剂为过氧化氢或硝酸；有机胺为乙二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺；卤代烃为溴代十四烷、溴代十六烷或溴代十八烷。
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