CN107022346B - 一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，按照质量百分比由以下组分组成：35～42％的主剂，20～28％的增效剂I，5～7％的增效剂II，余量为水。本发明复合表面活性剂体系，采用食品添加剂作为主剂，利用其优异的乳化性能，并通过加入脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂和双子表面活性剂作为增效剂，既可使油水界面张力达到10‑2～10‑3mN/m或更低的数量级，并且乳化性能优异，可扩大微观波及效率，适用于低渗透或超低渗透储层三次采油以提高原油采收率，体系不含碱，在使用中不会对地层造成伤害。原料易得，性能良好，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于表面活性剂技术领域，具体涉及一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，本发明还涉及该复合表面活性剂体系的制备方法。
背景技术
目前我国国内油田基本上都在采用注水开发方式采油，大部分油田已进人注水开发后期，水驱后油藏中一般还有50％以上的残余油。这些残余油主要以膜状、柱状、簇状等形态滞留于油层中，单独水驱无法克服残余油所受的毛细管力、粘附力和内聚力，很难将油驱出。在注入水中加入合适的表面活性剂后可大大降低注人水与地层残余油之间的界面张力，将残余油驱替出来，提高采收率。因此，表面活性剂驱技术被认为是可以较大幅度提高采收率、适用范围广且最具发展前景的技术。
表面活性剂要对原油具有较强的乳化能力，在水、油两相流动剪切的条件下，能迅速将岩石表面的原油分散、剥离，形成水包油(O/W)型乳状液，降低了原油粘度，减小原油流动阻力，改善水驱油的边界条件，改善油水两相的流度比，提高波及系数，从而提高水驱效率。另外原油乳化时，可增大原油体积，从而增加原油流动性，使更多的原油参与流动。当从地层表面洗下来的油滴越来越多，使油珠聚并成油带，油带又和更多的油珠合并，促使残余油向生产井移动，更大程度地采出地下原油。
由上可知，表面活性剂驱除了可有效地降低油水界面张力外，必须要具有一定的乳化性能，扩大微观波及效率，否则将无使用价值。而单一的表面活性剂很难降低油水界面张力，并且单一表面活性剂乳化性能较差。故此需要开发一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，来达到既可以降低油水界面张力又具有较好的乳化性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，既能降低油水界面张力又具有较好的乳化性能。
本发明的另一个目的是提供一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，按质量百分比由以下组分组成：35％～42％的主剂，20％～28％的增效剂I，5％～7％的增效剂II，余量为水，上述组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于，
主剂为脂肪酸多元醇酯类表面活性剂，增效剂I为脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂，增效剂II为双子表面活性剂。
脂肪酸多元醇酯类表面活性剂为丙二醇脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种混合物。
脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂为脂肪醇醚磷酸酯钠盐、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钾盐中的一种或几种混合物。
双子表面活性剂结构式如下式，或者如下结构的混合物：
其中，R为C12～C20的长链烃基；X为Na或K。
本发明所采用的第二个技术方案是，一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取35％～42％的主剂，20％～28％的增效剂I，5％～7％的增效剂II，余量水，上述组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将主剂加入反应釜中，加热至70℃～90℃，待完全熔融，加入50％～60％的水，充分搅拌30min～50min，混匀，液体呈透明状；
步骤3，保持70℃～90℃及搅拌条件下，缓慢加入增效剂I，搅拌30min～50min，使液体混合均匀，然后降温至室温；
步骤4，在室温及搅拌条件下，加入增效剂II，搅拌40min～60min，最后加入剩余40％～50％的水，继续搅拌20min～30min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
本发明的特点还在于，
步骤1中主剂为脂肪酸多元醇酯类表面活性剂，增效剂I为脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂，增效剂II为双子表面活性剂。
脂肪酸多元醇酯类表面活性剂为丙二醇脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种混合物。
脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂为脂肪醇醚磷酸酯钠盐、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钾盐中的一种或几种混合物。
双子表面活性剂结构式如下式，或者如下结构的混合物：
其中，R为C12～C20的长链烃基；X为Na或K。
本发明的有益效果是，本发明具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，采用食品添加剂作为主剂，利用其优异的乳化性能，并加入脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂和双子表面活性剂作为增效剂，既可使油水界面张力达到10-2～10-3mN/m或更低的数量级，并且具有较好的乳化性能，可扩大微观波及效率，适用于低渗透或超低渗透储层三次采油以提高原油采收率。其原料易得、价格低廉、性能良好，适合于工业化生产。本发明公开的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系制备方法，环境友好，适合工业化大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，按质量百分比由以下组分组成：35％～42％的主剂，20％～28％的增效剂I，5％～7％的增效剂II，余量为水，上述组分质量百分比之和为100％。
其中主剂为脂肪酸多元醇酯类表面活性剂，增效剂I为脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂，增效剂II为双子表面活性剂。
脂肪酸多元醇酯类表面活性剂为丙二醇脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种混合物。
脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂为脂肪醇醚磷酸酯钠盐、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钾盐中的一种或几种混合物。
双子表面活性剂结构式如下式，或者如下结构的混合物：
其中，R为C12～C20的长链烃基；X为Na或K。
上述具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取35％～42％的主剂，20％～28％的增效剂I，5％～7％的增效剂II，余量水，上述组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将主剂加入反应釜中，加热至70℃～90℃，待完全熔融，加入50％～60％的水，充分搅拌30min～50min，混匀，液体呈透明状；
步骤3，保持70℃～90℃及搅拌条件下，缓慢加入增效剂I，搅拌30min～50min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件；
步骤4，在室温及搅拌条件下，加入增效剂II，搅拌40min～60min，最后加入剩余40％～50％的水，继续搅拌20min～30min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
实施例1
本实施例的一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，以质量百分比计，包括35％的丙二醇脂肪酸酯，28％的脂肪醇醚磷酸酯钠盐，5％的
余量为水。
本实施例的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法如下：
1)将丙二醇脂肪酸酯加入反应釜中，并加热至80℃，待丙二醇脂肪酸酯完全熔融，加入60％的水，充分搅拌45min，混匀，液体呈透明状。
2)保持80℃及搅拌条件下，缓慢加入脂肪醇醚磷酸酯钠盐，搅拌30min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件。
3)在室温及搅拌条件下，加入
搅拌40min，最后加入剩余40％的水，继续搅拌20min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
对实施例1得到的表面活性剂体系进行性能测试，结果如表1所示，测试条件：
1.测试仪器：TX-500C型旋转滴界面张力仪；
2.测试温度：60℃；
3.测试用油：油田厂家提供脱水原油。
4.乳化性能测试：取本产品配制0.4％浓度的溶液，将其与脱水原油按照体积比1:1置于100ml具塞量筒中，将具塞量筒置于60℃恒温箱中静置1h，使得量筒内部油水温度达到地层温度后，手摇震荡200次后，使得油水充分混合，将其放回60℃恒温箱中，观察油水完全分离所需时间，以此表征本产品的乳化性。
表1实施例1得到的表面活性剂体系的性能测试结果
实施例2
本实施例的一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，以质量百分比计，包括42％的丙二醇脂肪酸酯，20％的脂肪醇醚磷酸酯钠盐，7％的
余量为水。
本实施例的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法如下：
1)将丙二醇脂肪酸酯加入反应釜中，并加热至90℃，待丙二醇脂肪酸酯完全熔融，加入50％的水，充分搅拌45min，混匀，液体呈透明状。
2)保持90℃及搅拌条件下，缓慢加入脂肪醇醚磷酸酯钠盐，搅拌40min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件。
3)在室温及搅拌条件下，加入
搅拌40min，最后加入剩余50％的水，继续搅拌20min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
对实施例2得到的表面活性剂体系进行性能测试，结果如表2所示，测试条件：
1.测试仪器：TX-500C型旋转滴界面张力仪；
2.测试温度：60℃；
3.测试用油：油田厂家提供脱水原油。
4.乳化性能测试：取本产品配制0.4％浓度的溶液，将其与脱水原油按照体积比1:1置于100ml具塞量筒中，将具塞量筒置于60℃恒温箱中静置1h，使得量筒内部油水温度达到地层温度后，手摇震荡200次后，使得油水充分混合，将其放回60℃恒温箱中，观察油水完全分离所需时间，以此表征本产品的乳化性。
表2实施例2得到的表面活性剂性能测试结果
| 指标 | 技术参数 |
| 外观 | 淡黄色均一液体 |
| pH值 | 8-9 |
| 表观黏度，mPa·s | 15-28 |
| 乳化性(油水完全分离所需时间，h) | 14 |
| 油水界面张力(0.4％水溶液，mN/m) | 3.8×10<sup>-3</sup> |
实施例3
本实施例的一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，以质量百分比计，包括38％的乙二醇脂肪酸酯，23％的脂肪醇醚磷酸酯钾盐，5％的
余量为水。
本实施例的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法如下：
1)将乙二醇脂肪酸酯加入反应釜中，并加热至70℃，待乙二醇脂肪酸酯完全熔融，加入60％的水，充分搅拌50min，混匀，液体呈透明状。
2)保持70℃及搅拌条件下，缓慢加入脂肪醇醚磷酸酯钾盐，搅拌50min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件。
3)在室温及搅拌条件下，加入
搅拌50min，最后加入剩余40％的水，继续搅拌30min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
对实施例3得到的表面活性剂体系进行性能测试，结果如表3所示，测试条件：
1.测试仪器：TX-500C型旋转滴界面张力仪；
2.测试温度：60℃；
3.测试用油：油田厂家提供脱水原油。
4.乳化性能测试：取本产品配制0.4％浓度的溶液，将其与脱水原油按照体积比1:1置于100ml具塞量筒中，将具塞量筒置于60℃恒温箱中静置1h，使得量筒内部油水温度达到地层温度后，手摇震荡200次后，使得油水充分混合，将其放回60℃恒温箱中，观察油水完全分离所需时间，以此表征本产品的乳化性。
表3实施例3得到的表面活性剂体系性能测试结果
| 指标 | 技术参数 |
| 外观 | 淡黄色均一液体 |
| pH值 | 8-9 |
| 表观黏度，mPa·s | 12-26 |
| 乳化性(油水完全分离所需时间，h) | 11 |
| 油水界面张力(0.4％水溶液，mN/m) | 8.7×10<sup>-3</sup> |
实施例4
本实施例的一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，以质量百分比计，包括40％的丙二醇脂肪酸酯，21％的脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钾盐，6％的
余量为水。
本实施例的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法如下：
1)将丙二醇脂肪酸酯加入反应釜中，并加热至80℃，待丙二醇脂肪酸酯完全熔融，加入55％的水，充分搅拌35min，混匀，液体呈透明状。
2)保持80℃及搅拌条件下，缓慢加入脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钾盐，搅拌30min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件。
3)在室温及搅拌条件下，加入
搅拌40min，最后加入剩余45％的水，继续搅拌20min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
对实施例4得到的表面活性剂体系进行性能测试，结果如表4所示，测试条件：
1.测试仪器：TX-500C型旋转滴界面张力仪；
2.测试温度：60℃；
3.测试用油：油田厂家提供脱水原油。
4.乳化性能测试：取本产品配制0.4％浓度的溶液，将其与脱水原油按照体积比1:1置于100ml具塞量筒中，将具塞量筒置于60℃恒温箱中静置1h，使得量筒内部油水温度达到地层温度后，手摇震荡200次后，使得油水充分混合，将其放回60℃恒温箱中，观察油水完全分离所需时间，以此表征本产品的乳化性。
表4实施例4得到的表面活性剂体系性能测试结果
| 指标 | 技术参数 |
| 外观 | 淡黄色均一液体 |
| pH值 | 8-9 |
| 表观黏度，mPa·s | 12-18 |
| 乳化性(油水完全分离所需时间，h) | 15 |
| 油水界面张力(0.4％水溶液，mN/m) | 7.9×10<sup>-3</sup> |
实施例5
本实施例的一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，以质量百分比计，包括35％的乙二醇脂肪酸酯，25％的脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐，5％的
余量为水。
本实施例的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法如下：
1)将乙二醇脂肪酸酯加入反应釜中，并加热至80℃，待乙二醇脂肪酸酯完全熔融，加入60％的水，充分搅拌45min，混匀，液体呈透明状。
2)保持80℃及搅拌条件下，缓慢加入脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐，搅拌30min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件。
3)在室温及搅拌条件下，加入
搅拌40min，最后加入剩余40％的水，继续搅拌20min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
对实施例5得到的表面活性剂体系进行性能测试，结果如表5所示，测试条件：
1.测试仪器：TX-500C型旋转滴界面张力仪；
2.测试温度：60℃；
3.测试用油：油田厂家提供脱水原油。
4.乳化性能测试：取本产品配制0.4％浓度的溶液，将其与脱水原油按照体积比1:1置于100ml具塞量筒中，将具塞量筒置于60℃恒温箱中静置1h，使得量筒内部油水温度达到地层温度后，手摇震荡200次后，使得油水充分混合，将其放回60℃恒温箱中，观察油水完全分离所需时间，以此表征本产品的乳化性。
表5实施例5得到的表面活性剂体系性能测试结果
| 指标 | 技术参数 |
| 外观 | 淡黄色均一液体 |
| pH值 | 8-9 |
| 表观黏度，mPa·s | 16-20 |
| 乳化性(油水完全分离所需时间，h) | 16 |
| 油水界面张力(0.4％水溶液，mN/m) | 6.9×10<sup>-3</sup> |
实施例6
本实施例的一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，以质量百分比计，包括39％的单硬脂酸甘油酯，26％的脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐，5％的
余量为水。
本实施例的具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法如下：
1)将单硬脂酸甘油酯加入反应釜中，并加热至90℃，待单硬脂酸甘油酯完全熔融，加入60％的水，充分搅拌50min，混匀，液体呈透明状。
2)保持90℃及搅拌条件下，缓慢加入脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐，搅拌50min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件。
3)在室温及搅拌条件下，加入
搅拌60min，最后加入剩余40％的水，继续搅拌30min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
对实施例6得到的表面活性剂体系进行性能测试，结果如表6所示，测试条件：
1.测试仪器：TX-500C型旋转滴界面张力仪；
2.测试温度：60℃；
3.测试用油：油田厂家提供脱水原油。
4.乳化性能测试：取本产品配制0.4％浓度的溶液，将其与脱水原油按照体积比1:1置于100ml具塞量筒中，将具塞量筒置于60℃恒温箱中静置1h，使得量筒内部油水温度达到地层温度后，手摇震荡200次后，使得油水充分混合，将其放回60℃恒温箱中，观察油水完全分离所需时间，以此表征本产品的乳化性。
表6实施例6得到的表面活性剂体系性能测试结果
| 指标 | 技术参数 |
| 外观 | 淡黄色均一液体 |
| pH值 | 8-9 |
| 表观黏度，mPa·s | 18-27 |
| 乳化性(油水完全分离所需时间，h) | 15 |
| 油水界面张力(0.4％水溶液，mN/m) | 6.4×10<sup>-3</sup> |
Claims (1)
1.一种具有高乳化性能的复合表面活性剂体系的制备方法，制备以下具有高乳化性能的复合表面活性剂体系，该体系按质量百分比由以下组分组成：35％～42％的主剂，20％～28％的增效剂I，5％～7％的增效剂II，余量为水，上述组分质量百分比之和为100％；
所述主剂为脂肪酸多元醇酯类表面活性剂，所述增效剂I为脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂，所述增效剂II为双子表面活性剂；
所述脂肪酸多元醇酯类表面活性剂为丙二醇脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯中的一种或几种混合物；
脂肪醇醚酸酯盐类表面活性剂为脂肪醇醚磷酸酯钠盐、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐、脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钾盐中的一种或几种混合物；
双子表面活性剂结构式如下式，或者如下结构的混合物：
其中，R为C12～C20的长链烃基；X为Na或K；
其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取35％～42％的主剂，20％～28％的增效剂I，5％～7％的增效剂II，余量水，上述组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将主剂加入反应釜中，加热至70℃～90℃，待完全熔融，加入50％～60％的水，充分搅拌30min～50min，混匀，液体呈透明状；
步骤3，保持70℃～90℃及搅拌条件下，缓慢加入增效剂I，搅拌30min～50min，使液体混合均匀，然后降温至室温条件；
步骤4，在室温及搅拌条件下，加入增效剂II，搅拌40min～60min，最后加入剩余40％～50％的水，继续搅拌20min～30min，液体呈透明状，即制得高乳化性能的复合表面活性剂体系。
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Denomination of invention: A composite surfactant system with high emulsification performance and its preparation method Effective date of registration: 20230207 Granted publication date: 20210302 Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee Pledgor: SHAANXI BANGXI CHEMICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023610000090 |
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