CN107056632A - 一种脂肪醇型两性驱用表面活性剂的制备方法 - Google Patents

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张贤松
杨光
杜婷婷
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Abstract

本发明提供一种三次采油用高效脂肪醇两性驱油型表面活性剂的制备方法。该方法是用脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)、顺酐、二甲钠盐酸盐、氯乙酸钠等为原料，通过酯化反应生成单酯；迈克尔加成反应生成羧酸钠叔胺；最后用前两步合成的中间体为原料合成出不同碳链长度的系列表面活性剂一脂肪醇两性驱油型系列表面活性剂。此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，具有比较传统普通表面活性剂性能更高的一种新型表面活性剂。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单，原料价格便宜；二是反应产率较高，容易实现工业化；三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。

Description

一种脂肪醇型两性驱用表面活性剂的制备方法
技术领域
本发明涉及提高油藏原油采收率的化学驱油剂-新型两性表面活性剂的制备方法，具体是利用经典的化学反应将几种常见的化工原料分三步合成脂肪醇型两性驱油用表面活性剂。
技术背景
石油作为一种不可再生的资源，广泛的应用于化学工业、工业生产、交通运输、武器装备等众多领域。石油在国民经济和国民建设中起着不可占据的作用。但是，由于开采技术的限制，世界石油的采收率也仅达到30％-50％。大部分的石油是还未开采出来的。随着经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，就要求我们尽可能提高石油的采收率，这将是一项具有重大意义的研究项目。
常规的采油技术主要分为一次采油和二次采油(POR和SOR)。由于目前各大油田开采难度的增加，常规的采油技术已经不能够满足要求。三次采油技术对提高原油的采收率具有很大的发展前。三次采油技术的方法很多，主要包括热力驱、混相驱、化学驱、微生物驱等。其中化学驱以性价比高得到了广泛的发展。化学驱主要有表面活性剂驱，聚合物驱、碱水驱、注浓硫酸驱等。其中，表面活性剂是提高采收率幅度较大、适用面较广、具有发展潜力的一种化学驱油剂。表面活性剂分子是由性质完全不同的两部分组成：一部分是亲水的极性基团，另一部分是由疏水的非极性基团。表面活性剂分子在其水溶液中很容易吸附于气液界面(液液界面)形成具有定向排列的单分子膜，这一特性使得表面活性剂具有表面活性。在三次采油中表面活性剂的分类和特点：1.阴离子型表面活性剂，是三次采油中应用最广泛的一种类型的表面活性剂。分子结构中的亲水性主要是磺酸盐、羧酸盐、硫酸(酯)盐、磷酸(酯)盐。常用的阴离子表面活性剂主要有石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、脂肪醇聚乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯多硫酸盐等。石油磺酸盐成本较低，界面活性高，耐温性能好，但抗盐能力差，临界胶束浓度(CMC)较高，在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用，导致了在驱油过程中的损耗。2.非离子型表面活性剂，其亲水基团主要是非离子，因此，亲水性比离子基团要差很多。常用的非离子型表面活性剂主要有聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、油酸聚氧乙烯酯等。非离子型表面活性剂的优点主要有：抗盐能力强、耐多价阳离子的性能好，CMC低；但是非离子型表面活性剂不耐高温，稳定性比较差。3.两性表面活性剂，其亲水基团既有阴离子又有阳离子，从而表现出两性。常用的有甜菜碱型两性表面活性剂等。这种类型的表面活性剂大多数都可用于高矿化度、较高温度的油层，而且能大大降低非离子型与阴离子型活性剂复配时的色谱分离效应。在表面活性剂的分子中亲水基的数量可以为一个，也可以为两个或两个以上；也可含有非离子性亲水基的嵌段结构，而且种类也可以不局限一种，其长度或嵌段结构的分子量也可以不相同。基于多种类型表面活性剂的不同分子结构以及它在三次采油中的不同特点，本发明旨在合成多个阴离子基团的表面活性剂。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述驱油用表面活性剂性能不足，提供一种驱油效果好，与原油可形成小于1*10-2MN/m界面张力应用于三次采油用的高效驱油用的两性表面活性剂。
本发明应用于三次采油用的单一驱油剂，其合成方法主要包括以下几个部分：
(1)脂肪醇型单酯的制备：将相应的脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇、十六醇)加入马来酸酐中进行回流，回流时间为3小时，保证反应体系不能有水，所得相应的单酯(十单酯、十二单酯、十四单酯、十六单酯)。
(2)二甲胺基酸型中间体制备：称得24.46g(0.3mol)二甲钠盐酸盐放在500ml的三口烧瓶，称量11.64g氯乙酸钠用蒸馏水搅拌后完全溶解，倒入三口烧瓶中和二甲胺盐酸盐混合均匀。将温度调至到60℃，溶液调到pH＝8-9。水浴加热搅拌回流八个小时，得到中间体
(3)脂肪醇型两性表面活性剂的制备：将(1)步制得单酯和(2)多头羧酸钠-胺盐中间体，进行迈克尔加成反应。称取一定质量的单酯于烧杯中，加入适量的蒸馏水加热至完全溶解。然后迅速的倒入三口烧瓶中。再称取适量叔胺加热溶解以后倒入三口烧瓶中。在水浴锅中加热搅拌八个小时。得到最后的产品
本发明应用于三次采油的驱油剂，在合成及应用具有以下几个突出的优点：
(1)一是合成步骤简单，原料价格便宜。所涉及到原料均为市场可以购买到常用化工原料，涉及到反应也均为有机合成的经典反应。一步酯化反应和两步迈克尔加成反应。这就促使容易实现工业化生产。
(2)二是反应产率较高，容易实现工业化。马来酸单酯的酯化反应在三个小时产率能达到95％，两步迈克尔加成反应的总产率达到80％以上。
(3)三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。从驱油效果看，具有较高的界面活性，油水界面张力均能达到1.0*10-3MN/m.
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的是能更好理解本发明的内容。
实施例1：
称得24.46g(0.3mol)二甲钠盐酸盐原料放于500ml的三口烧瓶，称量11.64g氯乙酸钠用蒸馏水搅拌后完全溶解，倒入三口烧瓶中和二甲胺盐酸盐混合均匀，生成叔胺-羧酸钠中间体，通过做红外分析产品结构；然后用脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)和马来酸酐，在完全无水的条件下反应3个小时，单酯的产率即达到90％以上，通过做核磁验证产物；最后，将生成的单酯和叔胺-羧酸钠进行迈克尔加成反应即得到最后产物。
实施例2：
(1)正十二醇反应产品溶液的配置：取制备的正十二醇驱油表面活性剂0.6g，NaCl固体1.00g，再用量筒量取蒸馏水99.40ml。搅拌可使溶质完全溶解。
(2)不同酸碱性产品溶液的配置：把上述配置的产品溶液分成三等份，然后把第一份溶液的Ph调到酸性条件(5-6)；第二份溶液调到碱性条件(8-9)；第三份溶液在中性条件下不做改变。
分别与胜利孤东原油、胜坨原油作界面张力测定实验。结果表明：第一份溶液测得界面张力能达到1～3×10-3mM/m；第二份和第三份溶液只能把油从管壁上剥落下来，但是却不能够把油的界面张力拉长。实验配置的溶液浓度为6‰、矿化度10000mg/L(NaCl含量10g/L)的水溶液。

Claims (6)

1.一种三次采油用新型高效两性驱油型表面活性剂——脂肪醇型两性驱油型表面活性剂合成新方法，脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)、顺酐、二甲钠盐酸盐、氯乙酸钠等为原料，通过酯化反应生成单酯；迈克尔加成反应生成羧酸钠叔胺；最后用前两步合成的中间体为原料合成出不同碳链长度的系列表面活性剂--脂肪醇两性驱油型系列表面活性剂，其特征在于：此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，具有比较传统普通表面活性剂性能更高的一种新型表面活性剂。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单，原料价格便宜；二是反应产率较高，容易实现工业化；三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。
2.根据权利要求1所述的方法，脂肪醇两性型驱油剂的合成步骤如下：
(1)单酯的制备：将相应的脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)加入马来酸酐中进行回流，回流时间为3小时，保证反应体系不能有水，所得相应的单酯(十单酯、十二单酯、十四单酯)。
(2)多头羧酸钠-胺盐中间体制备：称得24.46g(0.3mol)二甲钠盐酸盐放在500ml的三口烧瓶，称量11.64g氯乙酸钠用蒸馏水搅拌后完全溶解，倒入三口烧瓶中和二甲胺盐酸盐混合均匀。将温度调至到60℃，溶液调到pH＝8-9。水浴加热搅拌回流八个小时，得到中间体
(3)多头羧酸钠-季铵盐的制备：将(1)步制得单酯和(2)多头羧酸钠-胺盐中间体，进行迈克尔加成反应。称取一定质量的单酯于烧杯中，加入适量的蒸馏水加热至完全溶解。然后迅速的倒入三口烧瓶中。再称取适量叔胺加热溶解以后倒入三口烧瓶中。在水浴锅中加热搅拌八个小时。得到最后的产品
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的产品为脂肪醇型两性驱油型表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的脂肪醇型两性驱油型表面活性剂亲油基团原料为十醇、十二醇、十四醇。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的脂肪醇型两性驱油型表面活性剂桥联基团为叔胺。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的脂肪醇“多头单尾”型两性驱油型表面活性剂亲水基团为季铵盐基和羧酸基。
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