CN110467912A

CN110467912A - 一种高温触发润湿反转剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN110467912A
Application number: CN201910850713.XA
Authority: CN
Inventors: 王新伟; 吴尖平; 李青山; 施旭升; 泮啸楚; 董柱永; 刘月华; 林芳燕
Original assignee: Kent Jiangxi Chemical Co Ltd; Kente Catalysts Inc
Current assignee: Kent Jiangxi Chemical Co Ltd; Kente Catalysts Inc
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2019-11-19
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: CN110467912B

Abstract

本发明公开了一种高温触发润湿反转剂及其制备方法与应用，该润湿反转剂通过邻苯二甲酸酐可与伯胺反应生成邻苯二甲酰亚胺对伯胺进行保护；利用溴代烷烃与仲胺反应，将长链烷基与氨基结合，获得一种高温触发润湿反转剂；本发明充分利用的地下和地面的温度差异发明了一种高温触发润湿反转剂；该剂在刚进入地层时不显羧基基团，具有更好的侵入能力，使其更易于接近需要岩石孔道壁面的反转层面；在油气层高温作用下，该剂转变为携带多羧基的阴离子表面活性剂，在反转层面与原来吸附在表面的极性物质形成混合吸附层产生乳化作用，从而在一定程度上改变岩石控到壁面的润湿性，从而提高最终采收率。

Description

一种高温触发润湿反转剂及其制备方法与应用

技术领域：

本发明涉及一种润湿反转剂，具体涉及一种高温触发润湿反转剂及其制备方法与应用。

背景技术：

随着三次采油的深入，附着在孔道壁面的油膜越来越薄，流动阻力也越来越大，些小孔道中的原油以及岩石壁面上的油膜很难驱出，为了提高原油采收率，需要寻找一种有效的润湿反转剂来解决三次采油的上述问题。

发明内容：

本发明的第一方面目的在于提供一种高温触发润湿反转剂。

本发明所采用的技术方案是：

一种高温触发润湿反转剂，其特征在于具有以下分子结构：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数16≤n≤20。

本发明的一种高温触发润湿反转剂，其特征在于：该润湿反转剂经高温触发后生成携带多羧基亲水基团的表面活性剂，以下反应实现：

本发明的第二方面目的是提供一种高温触发润湿反转剂的制备方法,其特征在于：通过邻苯二甲酸酐与伯胺反应生成邻苯二甲酰亚胺对伯胺进行保护；利用溴代烷烃与仲胺反应，将长链烷基与氨基结合，获得高温触发润湿反转剂。其合成机理如下：

式中R为烷基，烷基中碳原子数16≤n≤20。

进一步地：

一种高温触发润湿反转剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将邻苯二甲酸酐和三乙烯四胺(或二乙烯三胺)溶解在甲苯溶剂中，邻苯二甲酸酐的质量为三乙烯四胺质量的2.0～2.4倍，且溶质含量控制在10-15wt％。称取100g溶液，将其升温至90-100℃，反应5-6h；

(2)向上述反应液中加入等体积蒸馏水洗涤，使产物进入水相，采用分液装置取其水相，进而除去未反应的邻苯二甲酸酐；通过对水相溶液进行减压蒸馏操作，进而除去水以及未反应的三乙烯四胺，所得固体即为中间体；

(3)将中间体溶解在乙醇中，加入等摩尔的溴代烷烃，溶质含量为10-15％，升温温度为70℃，反应时间为2-3h。将上述所得混合物过滤，取其液体并进行真空干燥，所得蜡状固体即为目标产品。

本发明的第三方面目的是提供一种前述的高温触发润湿反转剂，作为润湿反转剂在采油工艺尤其是三次采油中的应用。

本发明针对三次采油中，附着在孔道壁面的油膜越来越薄，流动阻力也越来越大，些小孔道中的原油以及岩石壁面上的油膜很难驱出的问题，通过在油井中注入润湿性反转剂后，润湿性反转剂在孔道壁上的吸附，使壁面的亲油性逐渐变弱，油膜在壁面上吸附力减小，孔隙表面的油水分布得到改善，当驱替力足够大时，油膜就被剥离下来，从而提高了渗吸洗油效率，改善了渗吸效果。同时，注入润湿性反转剂后，小孔道则会由于润湿性的改变而产生自动渗吸，驱替液进入小孔道中将原油驱替出来，剥离和驱替出来的原油在大孔道中流动时，在孔道的轴心处形成油桥，渗流阻力大大降低，如此不断作用，孔道壁面的亲水性变强，残余油逐渐被驱替出来。润湿反转不但可以改变岩石的润湿性，还可以降低油水界面张力，通过这两方面的作用，使得润湿反转剂呈现更好的驱油效果，因此可通过加入润湿反转剂来提高最终采收率。

本发明具有以下优点：

本发明充分利用的地下和地面的温度差异发明了一种高温触发润湿反转剂。该剂在刚进入地层时不显羧基基团，具有更好的侵入能力，使其更易于接近需要岩石孔道壁面的反转层面；在油气层高温作用下，该剂转变为携带多羧基的阴离子表面活性剂，在反转层面与原来吸附在表面的极性物质形成混合吸附层产生乳化作用，从而在一定程度上改变岩石控到壁面的润湿性，从而提高最终采收率。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明：

图1为本发明实施例1中所得润湿反转剂的核磁氢谱图；

图2为本发明实施例1中所得润湿反转剂高温触发后的核磁氢谱图。

图3为本发明实施例2中所得润湿反转剂的核磁氢谱图；

图4为本发明实施例3中所得润湿反转剂的核磁氢谱图；

图5为本发明实施例4中所得润湿反转剂的核磁氢谱图。

具体实施方式：

实施例1：

将3g二乙烯三胺、7g邻苯二甲酸酐溶解在90g甲苯中。升温至100℃，反应6h。采用等体积热水对所得混合液进行洗涤，分液后取其水相；然后对其水相溶液进行减压蒸馏，得中间体。取中间体6g、溴代十八烷9g，乙醇85g，配置成溶液，并升温至70℃，反应2h。反应结束后，对反应液进行减压蒸馏，所得产品为目标产品。

目标产品结构：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数＝18。

产品结构确认：

为了表征该高温触发润湿反转剂的结构特征，对实施例1制备的样品进行了核磁氢谱测试，结果如下所示：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ7.80～7.85(m，8H)，3.61(t，4H)，3.02(t，2H)，2.60(t，4H)，1.37～1.23(m，32H)，0.91(t，3H)ppm。

为了验证该高温触发润湿反转剂在高温作用下显现羧基基团，对上述样品在80℃下加热20min后进行了核磁氢谱测试，结果如下所示：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ13.41(s，2H)，8.85(s，2H)，8.28(d，2H)δ7.84～7.96(m，6H)，3.60(t，4H)，3.01(t，2H)，2.50(t，4H)，1.37～1.23(m，32H)，0.91(t，3H)ppm。

结合图1、图2可以看出：本发明成功制备了具有目标结构的高温触发润湿反转剂；通过对实施例1样品加热前后的核磁氢谱数据可以看出：该高温触发润湿反转剂通过升温作用可显现出羧基基团。

实施例2：

将4g二乙烯三胺、11g邻苯二甲酸酐溶解在85g甲苯中。升温至90℃，反应6h。采用等体积热水对所得混合液进行洗涤，分液后取其水相；然后对其水相溶液进行减压蒸馏，得中间体。取中间体4g、溴代十六烷6g，乙醇90g，配置成溶液，并升温至70℃，反应2h。反应结束后，对反应液进行减压蒸馏，所得产品为目标产品。

目标产品结构：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数＝16。

产品结构确认：

为了表征该高温触发润湿反转剂的结构特征，对实施例2制备的样品进行了核磁氢谱测试，结果如下所示：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ7.80～7.85(m，8H)，3.62(t，4H)，3.03(t，2H)，2.61(t，4H)，1.37～1.23(m，28H)，0.91(t，3H)ppm。

实施例3：

将5g三乙烯四胺、10g邻苯二甲酸酐溶解在85g甲苯中。升温至100℃，反应5h。采用等体积热水对所得混合液进行洗涤，分液后取其水相；然后对其水相溶液进行减压蒸馏，得中间体。取中间体6g、溴代二十烷9g，乙醇85g，配置成溶液，并升温至70℃，反应2h。反应结束后，对反应液进行减压蒸馏，所得产品为目标产品。

目标产品结构：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数＝20。

产品结构确认：

为了表征该高温触发润湿反转剂的结构特征，对实施例3制备的样品进行了核磁氢谱测试，结果如下所示：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ7.83～7.88(m，8H)，3.65(t，4H)，3.06(t，2H)，2.64(t，4H)，2.43(t，4H)，1.39～1.21(m，72H)，0.91(t，3H)ppm。

实施例4：

将4g三乙烯四胺、10g邻苯二甲酸酐溶解在86g甲苯中。升温至100℃，反应6h。采用等体积热水对所得混合液进行洗涤，分液后取其水相；然后对其水相溶液进行减压蒸馏，得中间体。取中间体5g、溴代十八烷7g，乙醇88g，配置成溶液，并升温至70℃，反应2h。反应结束后，对反应液进行减压蒸馏，所得产品为目标产品。

目标产品结构：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数＝18。

产品结构确认：

为了表征该高温触发润湿反转剂的结构特征，对实施例4制备的样品进行了核磁氢谱测试，结果如下所示：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ7.82～7.84(m，8H)，3.59(t，4H)，3.03(t，4H)，2.58(t，4H)，2.37(t，4H)，1.39～1.21(m，64H)，0.89(t，6H)ppm。

为了验证该高温触发润湿反转剂在高温作用下显现羧基基团，对上述实施例4样品在80℃下加热20min后进行了核磁氢谱测试，结果如下所示。

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ13.35(s，2H)，8.83(s，2H)，8.26(d，2H)δ7.82～7.95(m，6H)，3.58(t，4H)，3.03(t，2H)，2.48(t，4H)，2.35(t，4H)，1.35～1.21(m，62H)，0.90(t，6H)ppm。

由实施例4样品的核磁氢谱数据可知，本发明成功制备了具有目标结构的高温触发润湿反转剂；通过对比实施例4样品加热前后的核磁氢谱数据可以看出：该高温触发润湿反转剂通过升温作用可显现出羧基基团。

性能测试：

接触角是反映润湿反转剂性能的最重要指标，因此，可通过测试接触角评价该高温触发润湿反转剂的性能，具体测试过程如下：

将实施例1制备的高温触发润湿反转剂在90～120℃下加热10～30min，配制成不同浓度(0.5～1％)的润湿反转剂溶液，把清洗好的云母片放置在该润湿反转剂溶液中浸泡4h后取出，于室温下自然晾干，采用HARKE-SPCA视频接触角测定仪分别测定蒸馏水与处理后云母片表面的接触角，实验结果如表1所示。

表1、接触角数据

由表1可知，当蒸馏水与云母片表面接触后，蒸馏水在云母片表面展开，接触角为24.6°，云母片表面是亲水的，接触角随着润湿反转剂浓度增大而增大，羧基的独特分子结构使其快速吸附在云母片表面上，疏水基朝外从而改变云母片表面的润湿性。同时，该润湿反转剂加热温度升高以及加热时间的延长，均增加了羧基基团数量，即参与到润湿反转过程中表面活性剂数量增加，接触角增大。

应用实施例：

如前所述，本发明制备的高温触发润湿反转剂，具有良好的性能，应用于三次采油中，其作用机理如下：该润湿反转剂加入至油气开采层后部分附着在岩石孔道壁面，润湿反转剂利用的地下和地面的温度差异，在刚进入地层时的羧基不显使产品具有更好的侵入能力，使其更易于接近需要岩石孔道壁面的反转层面；在油气层高温作用下，羧基结构释放，该剂转变为携带多羧基的阴离子表面活性剂，在反转层面与原来吸附在表面的极性物质形成混合吸附层产生乳化作用，使壁面的亲油性逐渐变弱，油膜在壁面上吸附力减小，当驱替力足够大时，油膜就被剥离下来，从而提高了渗吸洗油效率，改善了渗吸效果，从而提高最终采收率。

Claims

1.一种高温触发润湿反转剂，其特征在于：具有以下结构式：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数16≤n≤20。

2.一种高温触发润湿反转剂，其特征在于：具有以下结构式：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数16≤n≤20。

3.根据权利要求1所述的一种高温触发润湿反转剂，其特征在于：该润湿反转剂经高温触发后生成携带多羧基亲水基团的表面活性剂，反应方程式如下：

4.根据权利要求2所述的一种高温触发润湿反转剂，其特征在于：该润湿反转剂经高温触发后生成携带多羧基亲水基团的表面活性剂，反应方程式如下：

5.一种权利要求1所述高温触发润湿反转剂的制备方法,其特征在于：通过邻苯二甲酸酐与伯胺反应生成邻苯二甲酰亚胺对伯胺进行保护；再利用溴代烷烃与仲胺反应，将长链烷基与氨基结合，获得高温触发润湿反转剂；反应方程式如下：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数16≤n≤20。

6.一种权利要求2所述高温触发润湿反转剂的制备方法,其特征在于：通过邻苯二甲酸酐与伯胺反应生成邻苯二甲酰亚胺对伯胺进行保护；再利用溴代烷烃与仲胺反应，将长链烷基与氨基结合，获得高温触发润湿反转剂；反应方程式如下：

式中：R为烷基，烷基中碳原子数16≤n≤20。

7.根据权利要求所述的一种高温触发润湿反转剂，其特征在于该方法的具体步骤为：

(1)将邻苯二甲酸酐和三乙烯四胺/二乙烯三胺溶解在甲苯溶剂中，邻苯二甲酸酐的质量为三乙烯四胺质量的2.0～2.4倍，且溶质含量控制在10-15wt％；称取100g溶液，将其升温至90-100℃，反应5-6h；

(3)将中间体溶解在乙醇中，加入等摩尔的溴代烷烃，溶质含量为10-15％，升温温度为70℃，反应时间为2-3h；将上述所得混合物过滤，取其液体并进行真空干燥，所得蜡状固体即为目标产品。

8.一种权利要求1-2任一项所述高温触发润湿反转剂，作为润湿反转剂在三次采油中的应用。