CN104927823B - 双阴离子表面活性剂驱油剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双阴离子表面活性剂驱油剂及其制备方法和应用，属于石油开采油田化学剂领域。所述的双阴离子亲水基表面活性剂的分子结构式是：其中R为C12～C22直链饱和烷烃，X是CH2COONa或CH2CHOHCH2SO3Na一种。其制备方法是由脂肪伯胺与丙烯酸酯合成烷基氨基酸酯，再与氯乙酸钠或3‑氯‑2‑羟基丙磺酸钠发生取代反应，最后与氢氧化钠溶液进行水解反应，得到双阴离子亲水型驱油剂，用于三次采油的化学驱油中。与常规阴离子型表面活性剂相比，在岩石表面吸附更稳定，润湿性能更突出，剥离岩石表面原油能力更强，且易溶于水，对温度敏感性低，更适用于高含水或特高含水油藏的剩余油驱油，有效地提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种双阴离子表面活性剂驱油剂及其制备方法和应用，属于石油开采油田化学剂领域。
背景技术
为了提高原油采收率，水驱、聚合物驱、表面活性剂驱以及二元或三元复合驱等应用到原油开采现场，表面活性剂具有降低油藏中原油与水的界面张力，改善岩石表面的润湿性，降低原油毛细管阻力，同时阴离子表面活性剂在油珠和岩石表面上吸附，提高岩石表面的电荷密度，增加油珠与岩石表面之间的静电斥力，克服油膜在岩石表面的吸附功，提高洗油效率。水驱和聚合物驱后的油藏，会导致油藏含水上升，达到高含水或特高含水，一般采出液含水≥98%。剩余油微观分布类型为簇状、柱状、盲端和膜状，提高采收率的有效措施是提高表面活性剂的洗油效率。
作为驱油剂应用于现场的阴离子型表面活性剂主要是石油磺酸盐和合成磺酸盐，大庆油田经过多年攻关，从分子结构上深入研究了三次采油用烷基苯磺酸盐[王德民，大庆油田“三元”“二元”“一元”驱油研究[J]，大庆石油地质与开发，2003,22(3)：1～9]；中国石油勘探开发研究院对烷基苯磺酸盐表面活性剂中苯环在烷烃碳链上不同取代位置的研究，发现随着苯环取代位置向碳链中间移动，烷基苯磺酸盐的界面活性增加和洗油效率增加[沈平平，大幅度提高采收率的基础研究[J]，中国基础科学，2003，(2)：9～14]；石油磺酸型和合成磺酸型主要用于含碱的三元复合驱体系中[任敏红等人，一种磺酸型表面活性剂的制备方法及用途，CN101455950]。
单阴离子表面活性剂润湿作用相对较弱，可通过改变亲水基团结构或增加亲水基数目，提高表面活性剂活性。双亲水基阴离子型表面活性剂具有水溶解度大，对温度的敏感性低，中和岩石和原油电荷的作用强，剥离岩石表面原油的能力强。国内研究双亲水基阴离子表面活性剂所见报道比较少，汤芝平，薛永强曾在“精细与专用化学品”2007(22)发表文章“月桂胺二甲磺酸钠两性表面活性剂的合成与性能表征”。作为原油开采的驱油剂用双阴离子型表面活性剂未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双阴离子表面活性剂驱油剂及其制备方法和应用，以有效地提高原油的采收率。
本发明采用的技术方案是：
一种双阴离子表面活性剂驱油剂，所述的双阴离子表面活性剂的分子结构式是：
其中R为C12～C22直链饱和烷烃，X是CH2COONa或CH2CHOHCH2SO3Na一种。
上述双阴离子表面活性剂驱油剂的制备方法，包括下列步骤：
（1）在不锈钢反应釜中加入复合溶剂和脂肪伯胺，在70～100℃溶解后，加入相转移催化剂，按质量的1～2倍滴加丙烯酸酯，回流反应时间5～8h，得到烷基氨基酸酯；
（2）在上述产物中加入氯乙酸钠或3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在80～100℃下取代反应3～6h，加入40～50%的氢氧化钠水溶液，在60～85℃下水解反应5～10h，得到双阴离子表面活性剂驱油剂。
上述双阴离子表面活性剂驱油剂用于三次采油的化学驱油中。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：
本发明的双阴离子型表面活性剂，含有两个羧酸基阴离子或一个羧酸基一个磺酸基阴离子，与常规阴离子型表面活性剂相比，在岩石表面吸附更稳定，润湿性能更突出，剥离岩石表面原油能力更强，并且易溶于水，对温度敏感性低，更适用于高含水或特高含水油藏的剩余油驱油，有效地提高原油的采收率。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
所述的复合溶剂与脂肪伯胺的质量比为1：0.2 ~ 1。
所述的复合溶剂是水和甲醇、乙醇或异丙醇的混合物，醇类质量浓度为30%～70%。
所述的脂肪伯胺是C12～C22直链饱和烷烃伯胺。
所述的相转移催化剂是聚乙二醇，其分子量为100～6000。
所述的相转移催化剂按脂肪伯胺质量的0.1~2%加入。
所述的丙烯酸酯是丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯。
所述的烷基氨基酸酯和氯乙酸钠或3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1：1~1.5。
附图说明
图1为本发明实施例的双阴离子表面活性剂驱油剂性能评价表。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的效果，旨在更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案例可实施范围的限定。
实施例1：
在2m3不锈钢反应釜中加入400kg水和350kg异丙醇，搅拌加热，温度80℃时加入300kg十二烷基伯胺，溶解完成后，加入3.5kg聚乙二醇（800），滴加155kg丙烯酸甲酯，回流6h，得到十二烷基氨基丙烯酸甲酯。加入210kg氯乙酸钠，在85℃反应5h，反应完毕后滴加45%氢氧化钠水溶液165kg，在80℃水解反应7h，得到十二烷基氨基双丙烯酸钠溶液，即为双阴离子表面活性剂驱油剂，编号为QY-1。
实施例2：
在2m3不锈钢反应釜中加入400kg水和350kg异丙醇，搅拌加热，温度80℃时加入300kg十二烷基伯胺，溶解完成后，加入5kg聚乙二醇（5000），滴加155kg丙烯酸甲酯，回流5h，得到十二烷基氨基丙烯酸甲酯。加入355kg3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在85℃反应5h，反应完毕后滴加45%氢氧化钠水溶液165kg，在80℃水解反应7h，得到十二烷基氨基丙烯酸羟丙基磺酸二钠溶液，即为双阴离子表面活性剂驱油剂，编号为QY-2。
实施例3：
在2m3不锈钢反应釜中加入350kg水和350kg异丙醇，搅拌加热，温度80℃时加入300kg十八烷基伯胺，溶解完成后，加入3.5kg聚乙二醇（2000），滴加126kg丙烯酸乙酯，回流6h，得到十八烷基氨基丙烯酸乙酯。加入150kg氯乙酸钠，在85℃反应5h，反应完毕后滴加45%氢氧化钠水溶液120kg，在80℃水解反应7h，得到十八烷基氨基双丙烯酸钠溶液，即为双阴离子表面活性剂驱油剂，编号为QY-3。
实施例4：
在2m3不锈钢反应釜中加入350kg水和350kg乙醇，搅拌加热，温度80℃时加入300kg十八烷基伯胺，溶解完成后，加入5kg聚乙二醇（5000），滴加126kg丙烯酸乙酯，回流6h，得到十八烷基氨基丙烯酸乙酯。加入231kg3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在85℃反应6h，反应完毕后滴加45%氢氧化钠水溶液115kg，在80℃水解反应7h，得到十八烷基氨基丙烯酸羟丙基磺酸二钠溶液，即为双阴离子表面活性剂驱油剂，编号为QY-4。
实施例5：
在2m3不锈钢反应釜中加入400kg水和500kg异丙醇，搅拌加热，温度80℃时加入300kg二十二烷基伯胺，溶解完成后，加入5kg聚乙二醇（6000），滴加103kg丙烯酸乙酯，回流6h，得到二十二烷基氨基丙烯酸乙酯。加入118kg氯乙酸钠，在85℃反应6h，反应完毕后滴加45%氢氧化钠水溶液100kg，在80℃水解反应7h，得到二十二烷基氨基双丙烯酸钠溶液，即为双阴离子表面活性剂驱油剂，编号为QY-5。
实施例6：
在2m3不锈钢反应釜中加入400kg水和500kg异丙醇，搅拌加热，温度80℃时加入300kg二十二烷基伯胺，溶解完成后，加入5kg聚乙二醇（6000），滴加103kg丙烯酸乙酯，回流6h，得到二十二烷基丙烯酸乙酯。加入200kg3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在85℃反应6h，反应完毕后滴加45%氢氧化钠水溶液105kg，在80℃水解反应7h，得到二十二烷基氨基双丙烯酸羟丙基酸二钠溶液，即为双阴离子表面活性剂驱油剂，编号为QY-6。
按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6424-2009复合驱油体系性能测试方法和中国天然气集团公司企业标准Q/SY1583-2013二元复合驱用表面活性剂技术规范，对上述六个实施例的双阴离子表面活性剂驱油剂性能评价见图1所示。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (3)
1.一种双阴离子表面活性剂驱油剂，其特征在于，所述的双阴离子表面活性剂的分子结构式是：
其中R为C22直链饱和烷烃，X是CH2CHOHCH2SO3Na。
2.一种如权利要求1所述的双阴离子表面活性剂驱油剂的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）在不锈钢反应釜中加入复合溶剂和脂肪伯胺，在70～100℃溶解后，加入相转移催化剂，按质量的1～2倍滴加丙烯酸酯，回流反应时间5～8h，得到烷基氨基酸酯；
（2）在上述产物中加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在80～100℃下取代反应3～6h，加入40～50%的氢氧化钠水溶液，在60～85℃下水解反应5～10h，得到双阴离子表面活性剂驱油剂；
具体的：
所述的复合溶剂与脂肪伯胺的质量比为1：0.2 ~ 1；
所述的复合溶剂是水和甲醇、乙醇或异丙醇的混合物，醇类质量浓度为30%～70%；
所述的脂肪伯胺是C22直链饱和烷烃伯胺；
所述的相转移催化剂是聚乙二醇，其分子量为100～6000；
所述的相转移催化剂按脂肪伯胺质量的0.1~2%加入；
所述的丙烯酸酯是丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；
所述的烷基氨基酸酯和3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1：1~1.5。
3.一种如权利要求1所述的双阴离子表面活性剂驱油剂的应用，其特征在于，用于三次采油的化学驱油中。
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