CN103374341B - 一种双子两亲型表面活性剂的制备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双子两亲型表面活性剂及其制备和应用；将物质的量为1∶1.2～1.3的十八胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入含有相转移催化剂的溶剂中加热回流，静置过夜；在反应生成液中加入pH调节剂，调节体系pH值为8～9，加入1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷加入量按十八胺与1，2-二氯乙烷物质的量比为2∶1至5∶2计量；加热回流，静置、过夜；将反应生成液通过减压蒸馏除去溶剂，得到双子两亲型表面活性剂；双子两亲型表面活性剂与仲烷基磺酸钠和山梨醇酐单油酸酯复配使用，在60℃，矿化度达到50000mg/L，与原油的界面张力可达到10^-3mN/m，可有效提高原油采收率。

Description

一种双子两亲型表面活性剂的制备及其应用

技术领域：

本发明涉及一种用于三次采油提高采收率的双子表面活性剂的合成与应用方法。

背景技术：

当前，我国国内油田基本上都在采用注水开发方式采油，大部分油田已进入注水开发后期，经一次、二次采油后，原油采收率只有40％，50％以上的原油仍无法采出。因此，进行三次采油、提高原油采收率是当务之急。但残余油大多以膜状、柱状、簇状等形态滞留于油层中，水驱无法克服残余油所受的毛细管力、粘附力和内聚力，不易将原油采出。在注入水中加入合适的表面活性剂后可大大降低注入水与地层残余油之间的界面张力，将原油乳化，使其润湿反转，以顺利的将残余油带入高渗区，将其驱替出来，进一步提高采收率。

近年来，表面活性剂驱油法在提高原油采收率方面已经引起人们的重视。大量研究工作已经发现了许多高效驱油剂。DeGroot在20世纪20年代首先提出了表面活性剂提高采收率的方法，20世纪90年代开发出一类具有孪连结构的双子表面活性剂，它由联接基团将两个普通表面活性剂连接而成，由于其独特的分子结构，使其界面活性相比传统的表面活性剂提高几十甚至上百倍。这种双子表面活性剂于1971年由Bunton等首次合成，之后发展由于人们对其性能的不断关注，发展迅速。国内赵剑曦发表的国外双子表面活性剂研究进展的文章，引起了国内的广泛关注，并成为国内表面活性剂研究和开发的一个热点。对于石油开采行业，双子表面活性剂的独特的分子结构以及特性，在三次采油中具有极大的应用潜力，可作为高效的化学驱油用表面活性剂，用于提高原油采收率。目前我国报道合成的大多为季铵盐离子型的双子表面活性剂的研究，在油层粘土矿物上吸附损失较大，真正在油田上运用的双子表面活性剂还有待进一步研究。双子两亲型表面活性剂与单纯的阳离子或阴离子型双子表面活性剂相比，其兼具阴、阳离子表面活性剂的性能，此外还具有很多独特的优异性能，并与常规的表面活性剂复配后，可体现出良好的协同性能。而本发明主要以双子两亲型表面活性剂与其它阴离子和非离子表面活性剂复配使用，其配方体系具有良好降低油/水界面张力的能力，并且具有优良的耐盐，抗温等性能，较低的地层吸附损失，可作为化学驱油用表面活性剂，用于提高原油采收率。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于三次采油化学驱用双子两亲型表面活性剂的制备及其应用。该双子两亲型表面活性剂与其它阴离子和非离子表面活性剂复配使用时，具有良好降低油/水界面张力的能力，并且具有优良的耐盐，抗温等性能，较低的地层吸附损失，可作为驱油用表面活性剂用于配制二元复合驱油体系。

本发明采用的技术方案是以脂肪胺、氯代磺酸盐、氯代烷烃为原料，通过多步取代反应，制得双子两亲型表面活性剂，分子式如下：

其中：n为18。

该双子两亲型表面活性剂常温下为淡黄色粘稠状膏体，水溶性良好，与常规的阴离子或非离子表面活性剂复配，体现出良好的协同性能，其制备方法如下：

(1)将物质的量比例为1∶1.2至1∶1.3的脂肪胺与氯代磺酸盐加入溶剂中加热回流，并加入总反应物质量分数0.9％～1.0％的相转移催化剂，反应10h，停止加热，将反应生成液静置过夜，其反应过程及反应产物为：

(2)在第一步反应生成液中加入总反应物质量分数9％～10％的pH调节剂，调节体系pH值为8～9，加入氯代烷烃，氯代烷烃加入量按脂肪胺与氯代烷烃物质的量比为2∶1至5∶2计量。加热回流反应24小时，停止加热，静置、过夜，其反应过程及反应产物为：

(3)第二步反应生成液通过减压蒸馏装置蒸除去溶剂，真空度控制为0.08～0.1Mpa，得到上述淡黄色粘稠状双子两亲型表面活性剂。

本发明提供的该双子两亲型表面活性剂的制备过程中，所采用的原料脂肪胺为十八胺；所采用的原料氯代磺酸盐为3-氯-2-羟基丙磺酸钠；所采用的原料氯代烷烃为1，2-二氯乙烷；所采用的相转移催化剂为四丁基溴化铵；所采用的溶剂为异丙醇；所采用的pH调节剂为氨水或氢氧化钠。

本发明提供的该双子两亲型表面活性剂与其它阴离子和非离子表面活性剂复配体系配方为：双子两亲型表面活性剂的质量百分比为30％～35％，阴离子表面活性剂的质量百分比为25％～30％，非离子表面活性剂的质量百分比为15％，其它为水。

本发明提供的双子两亲型表面活性剂与其它阴离子和非离子表面活性剂复配体系配方中，所采用的阴离子表面活性剂为仲烷基磺酸钠；所采用的非离子表面活性剂为山梨醇酐单油酸酯。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的双子两亲型表面活性剂与其它阴离子和非离子表面活性剂复配体系，具有良好降低油/水界面张力的能力，并且具有优良的耐盐，抗温等性能和较低的地层吸附损失。

(2)该体系使用时无需加碱，因此对地层无伤害，并且性能稳定，在较宽的浓度范围内可保证油/水的超低界面张力，因此具有广阔的应用前景。

(3)合成方法简单，通过与其它阴离子和非离子表面活性剂复配，可有效降低双子两亲型表面活性剂添加量，因此大大降低了使用成本。

具体实施方式：

将27g的十八胺与25g的3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入100g含有0.5g四丁基溴化铵的异丙醇中，加热回流，反应10h后，加入5g氢氧化钠，调节pH至8～9，再加入4g的1，2-二氯乙烷，加热回流反应24小时。停止加热，静置、过夜，并将反应液通过减压蒸馏除去溶剂，得到C₁₈烷基的双子两亲型表面活性剂，经过洗涤、重结晶得到纯品测得产率为66％。

取上述方法制备的双子两亲型表面活性剂35g、仲烷基磺酸钠25g，山梨醇酐单油酸酯15g，水20g，充分搅拌，得到有效含量为80％的驱油用表面活性剂体系。

将产品进行界面张力的测试，测试结果如下表：

体系浓度(wt％)	油/水界面张力(mN/m)
		0.005	0.0912
0.010	0.0755
		0.015	0.0323
0.020	0.0085
		0.025	0.0045

注：测试条件：测试仪器为TX-500C型转滴界面张力仪；测试温度为60℃；测试油样为实验标准脱水原油(油田厂家提供)；水样为矿化水(矿化度50000mg/L)。

Claims (3)

1.一种双子两亲型表面活性剂，其特征在于：该双子两亲型表面活性剂结构式为：

其中：n为18；

该双子两亲型表面活性剂的制备方法如下：

(1)将物质的量比例为1：1.2～1：1.3的脂肪胺与氯代磺酸盐加入含有相转移催化剂的溶剂中加热回流，相转移催化剂质量为总反应物质量的0.9％～1.0％，反应10h，停止加热，将反应生成液静置过夜；

(2)在第一步反应生成液中加入质量为总反应物质量9％～10％的pH调节剂，调节体系pH值为8～9，加入氯代烷烃，其中氯代烷烃加入量按脂肪胺与氯代烷烃物质的量比为2：1～5：2计量；加热回流反应24小时候停止加热，静置、过夜；

(3)将第二步反应生成液通过减压蒸馏装置蒸除去溶剂，真空度控制为0.08～0.1MPa，得到上述淡黄色粘稠状双子两亲型表面活性剂；

所述的脂肪胺为十八胺；

所述的氯代磺酸盐为3-氯-2-羟基丙磺酸钠；

所述的氯代烷烃为1,2-二氯乙烷；

所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵；

所述的溶剂为异丙醇；

所述的pH调节剂为氢氧化钠。

2.一种权利要求1所述的双子两亲型表面活性剂的制备方法，其特征在于：制备方法如下：

(1)将物质的量比例为1：1.2～1：1.3的脂肪胺与氯代磺酸盐加入含有相转移催化剂的溶剂中加热回流，相转移催化剂质量为总反应物质量的0.9％～1.0％，反应10h，停止加热，将反应生成液静置过夜；

(2)在第一步反应生成液中加入质量为总反应物质量9％～10％的pH调节剂，调节体系pH值为8～9，加入氯代烷烃，其中氯代烷烃加入量按脂肪胺与氯代烷烃物质的量比为2：1～5：2计量；加热回流反应24小时候停止加热，静置、过夜；

(3)将第二步反应生成液通过减压蒸馏装置蒸除去溶剂，真空度控制为0.08～0.1MPa，得到上述淡黄色粘稠状双子两亲型表面活性剂；

所述的脂肪胺为十八胺；

所述的氯代磺酸盐为3-氯-2-羟基丙磺酸钠；

所述的氯代烷烃为1,2-二氯乙烷；

所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵；

所述的溶剂为异丙醇；

所述的pH调节剂为氢氧化钠。

3.一种根据权利要求1所述的双子两亲型表面活性剂的应用，其特征在于：所述的双子两亲型表面活性剂与仲烷基磺酸钠和山梨醇酐单油酸酯复配，其各组分的质量百分比为双子两亲型表面活性剂30％～35％，阴离子表面活性剂仲烷基磺酸钠25％～30％，非离子表面活性剂山梨醇酐单油酸酯15％，其它为水。