CN106631912A - 一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用，属于驱油剂领域。该羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式如下：

Description

一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及驱油剂领域，特别涉及一种异构羟基磺基甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用。
背景技术
石油开采过程一般分为三个阶段，即一次采油、二次采油和三次采油。其中，一次采油和二次采油分别通过地层原始能量及注水开发等物理方法进行采油，通常可以采出30-40％质量分数的原油。而三次采油指的是油藏经一次采油和二次采油后，采用化学助剂，尤其是驱油剂来对油藏中的剩余原油进行开采的过程，一般可采出60-70％质量分数的原油。驱油剂是用以提高原油采收率的一种助剂，通常包括表面活性剂、碱、聚合物等。其中，表面活性剂作为驱油剂的主剂，其能降低油水界面张力，对大幅度提高原油采收率效果十分明显。研究表明，当油水界面张力降低到10-3数量级时，即油水界面张力降至超低范围时，原油采收率可以大幅提高。所以，提供一种能有效降低油水界面张力的表面活性剂对于提高原油采收率具有重要的意义。
现有技术提供了一种直链脂肪醇醚羧基甜菜碱表面活性剂，其化学结构式如下所示：
其中：R′的结构如下所示：
R为直链烷基，其为C10H21、C11H23、C12H25、C13H27、C14H29、C16H33、C18H37、C20H41、C22H45或C24H47,n＝0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。
发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有技术提供的表面活性剂为直链型，其降低油水界面张力的能力有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种能使油水界面张力降至超低范围，即界面张力小于0.01mN/m，且性能稳定的羟基磺基甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用，具体技术方案如下：
本发明提供了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，所述羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式如下：
其中，n为8-30的整数，m＝n-2，x＝2或3。
所述羟基磺基甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤a、向第一反应容器中加入格尔伯特酸和三氯化磷，在60-95℃下搅拌反应2-6小时，冷却后分层并分离出格尔伯特酰氯。向第二反应容器中加入碱性催化剂，然后加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液,并在搅拌条件下滴入所述格尔伯特酰氯，于常温下反应，反应完毕后，水洗分液得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。
所述三氯化磷与所述格尔伯特酸的摩尔比为1：2.5-3.1，所述N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液与所述格尔伯特酸酰氯的摩尔比1.5-0.5:1。
所述的格尔伯特酸的结构如下：
其中，R为烷基，分子式为CnH2n+1，n为6-28的整数。
步骤b、在第三反应容器中加入小分子醇和水的混合溶剂，将所述格尔伯特酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到所述混合溶剂中，搅拌后进行回流过程，所述回流过程中保持反应体系的pH为7.5-8.5，然后将所述反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解所述油层，再用无机碱液将所述油层的pH调至9.5-10.5，然后将pH为9.5-10.5的所述油层静置分层，并收集中间层，利用石油醚清洗所述中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物，用无机酸液将上述粗产物的pH调节至6.5-7.5，用丙酮重结晶，得到羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的摩尔比为0.5-1.5:2，所述格尔伯特酰基二甲基叔胺与所述3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1-1.5。
具体地，作为优选，所述回流过程中，回流温度为60-90℃，回流时间为2-20小时。
具体地，作为优选，所述碱性催化剂选自碳酸钠、氢氧化钠、偏硼酸钠、三乙胺、氢氧化钾中的至少一种。
具体地，作为优选，所述无机碱液为氢氧化钠。
具体地，作为优选，所述无机酸液为盐酸。
具体地，作为优选，所述小分子醇为乙醇、异丙醇或正丁醇。
具体地，作为优选，所述步骤a还包括：直接向所述第二反应容器中加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺液体，然后滴加所述格尔伯特酰氯，反应完毕后，水洗分液得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。
所述的羟基磺基甜菜碱表面活性剂在制备驱油剂中的应用。
一种驱油剂，包括所述的羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其化学结构如上所示，其带有支链，使得该羟基磺基甜菜碱表面活性剂能大幅度降低油水界面张力至0.01mN/m以下，且该羟基磺基甜菜碱表面活性剂性能稳定，将其应用于石油开采过程中作为驱油剂使用，能够显著提高原油采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂与京11断块原油间的界面张力关系示意图；
图2是本发明实施例2提供的格尔伯特二十四酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂与京11断块原油间的界面张力关系示意图；
图3是本发明实施例3提供的格尔伯特二十八酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂与蒙古林断块原油间的界面张力关系示意图；
图4是本发明实施例4提供的格尔伯特三十二酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂与岔河集断块原油间的界面张力关系示意图；
图5是本发明实施例5提供的包括实施例1的羟基磺基甜菜碱表面活性剂的二元驱油体系的驱油效果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
发明人研究发现，表面活性剂在油水界面上排列的越紧密，其界面效率越高，降低油水界面张力的能力越强。当表面活性剂中含有支链时，将使得表面活性剂分子以更直立的空间姿态排列在油水界面上。此时，在链长合适的条件下，使其达到亲水亲油平衡，此时表面活性剂的排列将非常紧密，进而能够显著降低油水界面张力。而且，当表面活性剂含有支链时，其更耐盐，更易溶解，从而使其性能更加稳定。
基于此，第一方面，本发明提供了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，该羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式如下：
其中，n为8-30的整数(例如n可为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)，m＝n-2，x＝2或3。
本发明实施例提供的羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其化学结构如上所示，其带有支链，使得该羟基磺基甜菜碱表面活性剂能大幅度降低油水界面张力至超低，即油水界面张力小于0.01mN/m，且该羟基磺基甜菜碱表面活性剂性能稳定，将其应用于石油开采过程中作为驱油剂使用，能够显著提高原油采收率。
第二方面，本发明实施例提供了具有上述结构的羟基磺基甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤101、向第一反应容器中加入格尔伯特酸和三氯化磷，在60-95℃下搅拌反应2-6小时，冷却后分层并分离出格尔伯特酰氯。向第二反应容器中加入碱性催化剂，然后加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液,并在搅拌条件下滴入格尔伯特酰氯，于常温下反应，反应完毕后，水洗分液得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。
此外，还有另一种得到格尔伯特酰基二甲基叔胺的方法，即直接向反应容器中加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺液体，并向其中滴加格尔伯特酰氯，反应完毕后，用水洗涤除去过量的二胺，然后用碱溶液，如氢氧化钠洗涤，静置分液，得到格尔伯特酸叔胺。此方法中不含水和碱性催化剂，操作简便，安全环保。同时工业上也可以应用格尔伯特酸在高温高压下,跟N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺直接反应。
三氯化磷与格尔伯特酸的摩尔比为1：2.5-3.1，N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液与格尔伯特酸酰氯的摩尔比1.5-0.5:1。
格尔伯特酸的化学结构式如下所示：
其中，R为烷基，分子式为CnH2n+1，n为6-28的整数；
格尔伯特酸的制备为本领域现有技术，关于格尔伯特酸的制备可以参见田烈光的《格尔伯特醇及其衍生物》(发表于《合成润滑材料》，1997)。本发明实施例在此不对其作具体限定。
步骤101中，所发生的反应如以下化学方程式所示：
通过调整格尔伯特酸中碳原子的数目，来相应调整该羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式中的n值，进而调整m值。通过采用N,N-二甲基乙二胺溶液，以保证该羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式中的x值为2，通过采用N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，以保证该羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式中的x值为3。
具体地，格尔伯特酸和三氯化磷在第一反应容器中的反应温度为60℃-95℃，例如60℃、62℃、68℃、70℃、75℃、80℃、83℃、85℃、87℃、90℃、95℃，反应时间为2-6小时，例如2、3、4、5、6小时。待反应体系冷却分层后，分出上层液体，即得到格尔伯特酰氯。
在向第二反应容器中滴加N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶的过程中，保持滴加的速度为0.1-100ml/s，并使其于常温，例如23-28℃之间反应。
所使用的碱性催化剂选自碳酸钠、氢氧化钠、偏硼酸钠或者三乙胺溶液中的至少一种。其中，碳酸钠、氢氧化钠、偏硼酸钠或者三乙胺溶液的质量浓度范围一般1-10％，且该碱性催化剂的用量为酰氯量的0.1％-5％。
水洗分液过程包括，用质量分数为8-12％的碱溶液，如氢氧化钠，和蒸馏水对第一反应产物进行一次或多次清洗，最后分液，得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。
步骤102、在第三反应容器中加入小分子醇和水的混合溶剂，将格尔伯特酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到混合溶剂中，搅拌后进行回流过程，回流过程中保持反应体系的pH为7.5-8.5(例如该pH为7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4等)。然后将反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解油层，再用无机碱液将油层的pH调至9.5-10.5(例如该pH为9.5、9.7、9.8、9.9、10.0、10.2、10.3、10.5等)，然后将pH为9.5-10.5的油层静置分层，并收集中间层，利用60-90℃沸程的石油醚清洗中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物，用无机酸液将上述粗产物的pH调节至6.5-7.5(例如该pH为6.5、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.5等)，丙酮重结晶，得到羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
其中，小分子醇可为乙醇,异丙醇，正丁醇。小分子醇和水的摩尔比为0.5-1.5:2，优选1:2。格尔伯特酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1-1.5，优选1:1.2。
步骤102中，回流过程中所发生的反应如以下化学方程式所示：
具体地，步骤102中，采用去离子水溶解油层的是为了除去未反应的碱和3-氯-2-羟基丙磺酸钠。采用无机碱液将该去离子水溶解后的油层的pH调至9.5-10.5，从而使生成物分层，便于收集反应中间层产物；为了实现丙酮重结晶，采用无机酸液将上述粗产物的pH调节至6.5-7.5。
其中，回流过程中，回流温度为60-90℃，例如60℃、62℃、68℃、70℃、75℃、80℃、83℃、85℃、87℃、90℃。回流时间为2-20小时，例如2、4、6、8、9、10、11、13、15、17、20小时。回流过程保持反应温度，保证反应时间，使反应更加充分。
具体地，所使用的无机碱液为氢氧化钠，其质量浓度范围为8-15％，优选10％。
具体地，所使用的无机酸液为盐酸，其质量浓度范围为4-6％。
其中，对粗产物的清洗可使用60-70℃的乙醇溶液。清洗后，蒸去乙醇，得到羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
第三方面，本发明实施例还提供了羟基磺基甜菜碱表面活性剂在作为驱油剂中的应用。该羟基磺基甜菜碱表面活性剂可应用于驱油剂的制备中，在其用作驱油剂时，其可单独使用，也可与其他助剂复配使用，以达到降低油水界面张力，有效提高原油采收率的目的。
第四方面，本发明实施例还提供了一种驱油剂，其中包括羟基磺基甜菜碱表面活性剂。进一步地，该驱油剂还可包括聚合物。
基于上述，本发明实施例提供了一种含有羟基磺基甜菜碱表面活性剂的驱油剂，包括以下重量份的组分：
羟基磺基甜菜碱表面活性剂0.05-0.3％份、聚合物0.15％份、其余为水。
以下将通过具体实施例进一步详细描述本发明。
以下实施例中的各种格尔伯特酸均购自深圳金腾龙贸易有限公司。
实施例1
本实施例提供了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其中n＝8，m＝6，x＝3，其化学结构式为：
上述羟基磺基甜菜碱表面活性剂为格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其制备过程为：
步骤1)、向第一反应容器中加入格尔伯特十六酸和三氯化磷，三氯化磷与格尔伯特十六酸的摩尔比为1:2.5，在60℃下搅拌反应4小时，冷却后分离出上层液体即为格尔伯特酰氯。然后，向第二反应容器中加入质量分数为10％的KOH作为催化剂，其用量为格尔伯特酰氯量的2％。然后，向第二反应容器中滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，滴加速度为1ml/s，于23℃下反应，N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液与格尔伯特十六酸的摩尔比为1:1。然后，在搅拌条件下滴入格尔伯特酰氯，反应12小时后，分离出上层液体即为所需产物，先后用质量分数为10％的KOH和蒸馏水对产物进行清洗，最后，蒸去碱液，得到格尔伯特十六酸酰基二甲基叔胺。
其中，格尔伯特十六酸的化学式为：
步骤2)、在第三反应容器中加入乙醇和水的混合溶剂，其中，乙醇和水的摩尔比为1:2。将步骤101中制备的格尔伯特十六酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到混合溶剂中，其中，格尔伯特十六酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1.2。搅拌后进行回流，回流温度为85℃，回流时间为8小时，回流过程中应保持反应体系的pH为8。然后将反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解油层，再用质量分数为10％的氢氧化钠将油层的pH调至10。然后将pH为10的油层静置分层，并收集中间层，利用石油醚清洗中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物。用盐酸将上述粗产物的pH调节至7，用60℃的乙醇对产物进行清洗。最后，蒸去乙醇，得到格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
测定本实施例提供的羟基磺基甜菜碱表面活性剂与原油间的界面张力。其中，原油为华北油田京11断块原油，水为根据注入水配方所配制的模拟水。测试仪器为TX500C型旋转界面张力仪。
测试结果如附图1所示，从图中可以看出，当本实施例的格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂的质量浓度在0.05％-0.3％范围内，油水界面张力在120分钟内降至0.01mN/m以下。
实施例2
本实施例提供了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其中n＝12，m＝10，x＝3，其化学结构式为：
上述羟基磺基甜菜碱表面活性剂为格尔伯特二十四酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其制备过程为：
步骤1)、向第一反应容器中加入格尔伯特二十四酸和三氯化磷，三氯化磷与格尔伯特二十四酸的摩尔比为1:2.6，在95℃下搅拌反应4小时，冷却后分离出上层液体即为格尔伯特酰氯。然后，向第二反应容器中加入质量分数为12％的NaOH作为催化剂，用量为酰氯量的1％。然后，向第二反应容器中滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，滴加速度为10ml/s，于25℃下反应，N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液与格尔伯特二十四酸的摩尔比为1:1。然后，在搅拌条件下滴入格尔伯特酰氯，反应4小时后，分离出上层液体即为所需产物，先后用质量分数10％的NaOH和蒸馏水对产物进行清洗，最后分液，得到格尔伯特二十四酸酰基二甲基叔胺。
其中，格尔伯特二十四酸的化学式为：
步骤2)、在第三反应容器中加入正丁醇和水的混合溶剂，其中，正丁醇和水的摩尔比为1:2。将步骤101中制备的格尔伯特二十四酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到混合溶剂中，其中，格尔伯特二十四酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1。搅拌后进行回流过程，回流温度为80℃，回流时间为10小时，回流过程中应保持反应体系的pH为8。然后将反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解油层，再用质量分数为12％的氢氧化钠将油层的pH调至10.2。然后将pH为10.2的油层静置分层，并收集中间层，利用石油醚清洗中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物。用质量分数为5％的盐酸将上述粗产物的pH调节至7.3，用65℃的正丁醇对产物进行清洗。最后，蒸去正丁醇，得到格尔伯特二十四酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
测定本实施例提供的羟基磺基甜菜碱表面活性剂与原油间的界面张力。其中，原油为华北油田京11断块原油，水为根据注入水配方所配制的模拟水。测试仪器为TX500C型旋转界面张力仪。
测试结果如附图2所示，从图中可以看出，当本实施例的格尔伯特二十四酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂的质量浓度在0.05％-0.3％范围内，油水界面张力在120分钟内降至0.01mN/m以下。
实施例3
本实施例提供了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其中n＝14，m＝12，x＝2，其化学结构式为：
上述羟基磺基甜菜碱表面活性剂为格尔伯特二十八酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其制备过程为：
步骤1)、向第一反应容器中加入格尔伯特二十八酸和三氯化磷，三氯化磷与格尔伯特二十八酸的摩尔比为1:2.8，在85℃下搅拌反应5小时，冷却后分离出上层液体即为格尔伯特酰氯。然后，向第二反应容器中加入质量分数为10％的NaCO3作为催化剂，其用量为格尔伯特酰氯量的3％。然后，向第二反应容器中滴加N,N-二甲基乙二胺溶液，滴加速度为20ml/s，于26℃下反应，N,N-二甲基乙二胺溶液与格尔伯特二十八酸的摩尔比为1:1。然后，在搅拌条件下加入格尔伯特酰氯，反应6小时后，分离出上层液体即为所需产物，先后用质量分数10％的NaCO3溶液和蒸馏水对产物进行清洗，最后分液，得到格尔伯特二十八酸酰基二甲基叔胺。
其中，格尔伯特二十八酸的化学式为：
步骤2)、在第三反应容器中加入乙醇和水的混合溶剂，其中，乙醇和水的摩尔比为1.2:2。将步骤101中制备的格尔伯特二十八酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到混合溶剂中，其中，格尔伯特二十八酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1.5。搅拌后进行回流过程，回流温度为85℃，回流时间为9小时，回流过程中应保持反应体系的pH为8.5。然后将反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解油层，再用质量分数为12％氢氧化钠将油层的pH调至9.8。然后将pH为9.5的油层静置分层，并收集中间层，利用石油醚清洗中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物。用4.5％盐酸将上述粗产物的pH调节至7.5，用70℃的乙醇对产物进行清洗。最后，蒸去乙醇，得到格尔伯特二十八酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
测定本实施例提供的羟基磺基甜菜碱表面活性剂与原油间的界面张力。其中，原油为华北油田蒙古林原油，水为根据注入水配方所配制的模拟水。测试仪器为TX500C型旋转界面张力仪。
测试结果如附图3所示，从图中可以看出，当本实施例的格尔伯特二十八酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂的质量浓度在0.05％-0.3％范围内，油水界面张力在120分钟内降至0.01mN/m以下。
实施例4
本实施例提供了一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其中n＝16，m＝14，x＝2，其化学结构式为：
上述羟基磺基甜菜碱表面活性剂为格尔伯特三十二酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其制备过程为：
步骤1)、向第一反应容器中加入格尔伯特三十二酸和三氯化磷，三氯化磷与格尔伯特三十二酸的摩尔比为1:3.1，在80℃下搅拌反应4小时，冷却后分离出上层液体即为格尔伯特酰氯。然后，向第二反应容器中加入质量分数为8％的NaOH作为催化剂，其用量为酰氯量的4％。然后，向第二反应容器中滴加N,N-二甲基乙二胺溶液于24℃下反应，滴加速度为30ml/s，N,N-二甲基乙二胺溶液与格尔伯特三十二酸的摩尔比为1.2:1。然后，在搅拌条件下加入格尔伯特酰氯，反应8小时后，分离出上层液体即为所需产物，先后用质量分数为10％的NaOH和蒸馏水对产物进行清洗，最后分液，得到格尔伯特三十二酸酰基二甲基叔胺。
其中，格尔伯特三十二酸的化学式为：
步骤2)、在第三反应容器中加入乙醇和水的混合溶剂，其中，乙醇和水的摩尔比为1:2。将步骤101中制备的格尔伯特三十二酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到混合溶剂中，其中，格尔伯特三十二酸酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1.2。搅拌后进行回流过程，回流温度为80℃，回流时间为10小时，回流过程中应保持反应体系的pH为8。然后将反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解油层，再用质量分数为12％的氢氧化钠将油层的pH调至10。然后将pH为10的油层静置分层，并收集中间层，利用石油醚清洗中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物。用5.5％盐酸将上述粗产物的pH调节至7，用70℃的乙醇对产物进行清洗。最后，蒸去乙醇，得到格尔伯特三十二酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
测定本实施例提供的羟基磺基甜菜碱表面活性剂与原油间的界面张力。其中，原油为华北油田岔河集原油，水为根据注入水配方所配制的模拟水。测试仪器为TX500C型旋转界面张力仪。
测试结果如附图4所示，从图中可以看出，当本实施例的格尔伯特三十二酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂的质量浓度在0.05％-0.3％范围内，油水界面张力在120分钟内降至0.01mN/m以下。
实施例5
本实施例利用实施例1提供的格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂进行原油驱替实验。
其中：实验仪器为岩芯驱替装置，单层均质填砂管的长度为50cm，直径为2.5cm。实验样品为二元驱油体系，包括格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂和聚丙烯酰胺(购自北京恒聚化工集团有限责任公司，型号为KYPAM-6)，其中，格尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂的质量分数为0.05％-0.3％，聚丙烯酰胺的分子量为2500万。实验中使用的原油为京11断块脱水原油，使用的水为京11断块现场注入水。实验温度为54℃，二元驱油体系的注入速度为0.4ml/min。
实验中，将二元驱油体系注入单层均质填砂管，水驱至驱出液中综合含水为98％时，改注入0.3PV(质量分数为0.3％的表面活性剂+1500mg/L聚合物)的二元驱油体系，然后进行后续水驱至不出油时，结束实验。实验结果见附图5。
从附图5中可以看出，采用实施例1提供的尔伯特十六酸羟基磺基甜菜碱表面活性剂作为驱油剂，原油的最终采收率可达到65％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种羟基磺基甜菜碱表面活性剂，所述羟基磺基甜菜碱表面活性剂的化学结构式如下：
其中，n为8-30的整数，m＝n-2，x＝2或3。
2.权利要求1所述的羟基磺基甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤a、向第一反应容器中加入格尔伯特酸和三氯化磷，在60-95℃下搅拌反应2-6小时，冷却后分层并分离出格尔伯特酰氯，向第二反应容器中加入碱性催化剂，然后加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液,并在搅拌条件下加入所述格尔伯特酰氯，于常温下反应，反应完毕后，水洗分液得到格尔伯特酰基二甲基叔胺；
所述三氯化磷与所述格尔伯特酸的摩尔比为1:2.5-3.1，所述N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液与所述格尔伯特酸酰氯的摩尔比1.5-0.5:1；
所述格尔伯特酸的结构如下：
其中，R为烷基,分子式为CnH2n+1，n为6-28的整数；
步骤b、向第三反应容器中加入小分子醇和水的混合溶剂，将所述格尔伯特酰基二甲基叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸钠加入到所述混合溶剂中，搅拌后进行回流过程，所述回流过程中保持反应体系的pH为7.5-8.5，然后将所述反应体系静置分层，收集上层油层，用去离子水溶解所述油层，再用无机碱液将所述油层的pH调至9.5-10.5，然后将pH为9.5-10.5的所述油层静置分层，并收集中间层，利用石油醚清洗所述中间层，以除去叔胺化合物，得到粗产物，用无机酸液将上述粗产物的pH调节至6.5-7.5，用丙酮重结晶，得到羟基磺基甜菜碱表面活性剂；
所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的摩尔比为0.5-1.5:2，所述格尔伯特酰基二甲基叔胺与所述3-氯-2-羟基丙磺酸钠的摩尔比为1:1-1.5。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述回流过程中，回流温度为60-90℃，回流时间为2-20小时。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱性催化剂选自碳酸钠、氢氧化钠、偏硼酸钠、氢氧化钾、三乙胺中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述无机碱液为氢氧化钠。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述无机酸液为盐酸。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述小分子醇为乙醇、异丙醇或正丁醇。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a还包括：直接向所述第二反应容器中加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺液体，然后滴加所述格尔伯特酰氯，反应完毕后，水洗分液得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。
9.权利要求1所述的羟基磺基甜菜碱表面活性剂在制备驱油剂中的应用。
10.一种驱油剂，包括权利要求1所述的羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
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