CN110845571A - 油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯、合成与应用 - Google Patents

油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯、合成与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油酰基氨基酸‑α‑环己基‑α‑羟基‑苯乙酸‑4‑二乙氨基‑2‑丁炔酯、合成与应用。其结构式为：
Figure DDA0002262021410000011
由α‑环己基‑α‑羟基‑苯乙酸‑4‑二乙氨基‑2‑丁炔酯‑甘氨酸和油酰基氨基酸钠缩合而得。可以作为离子响应驱油剂，该驱油剂适用于各类油田的清洁、高效驱油，克服了当前化学驱油剂残留污染严重，破乳困难，无法回收重复利用等问题，减少了对环境的污染及后期驱油剂的破乳和驱油剂的后处理问题。同目前广泛使用的化学驱油剂相比，该驱油剂具有环境污染小、乳化‑破乳便利、便于回收重复使用的突出优点，可作用各类油田清洁高效的驱油剂使用。

Description

油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁 炔酯、合成与应用
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域；具体涉及一种油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯、合成与应用。
背景技术
石油是最重要的全球战略物资之一，石油的稳产、高产是关系到国家安全和经济发展速度的决定因素之一。
当前，我国采油领域已进入三次驱油阶段，大量的阴离子表面活性剂被使用于油田驱油。这些化学驱油剂虽然有效提高了油田的采出效率，但也造成了对对地层和水质的严重污染。此外，大多数阴离子表面活性剂虽然具有良好的乳化效果，但同时也具有破乳困难、无法重复使用的严重缺陷，造成采出液后续处理难度巨大和采出液污染治理困难，治理费用高昂的问题。
设计一类环境友好、乳化-破乳便利、可重复使用的高效、环保驱油剂已成为相关领域研究的重点和热点。
多肽类表面活性剂是一类由氨基酸残基组成，具有表面活性剂结构特征及性质的多肽分子。与普通氨基酸类表面活性剂相比，多肽类表面活性剂较高的分子链长可以形成较强的空间位阻，实现乳化体系的良好稳定性。
而将多种不同化学性质、空间结构按照预定的设计排列，则可以实现不同氨基酸类表面活性剂的优势互补，达到普通氨基酸类表面活性剂无法企及的效果。同其他类型表面活性剂相比，多肽类表面活性剂基于氨基酸自身的结构特点和空间排列组合的多选择性，因而具有更好的环境友好性和可调节性，便于进行各种针对性的分子设计和化学改性，以适应不同实际用途的需要。
如何通过合理的分子设计，实现对原油的良好乳化效果，并可以通过简便的方法实现破乳和驱油剂的重复利用，在发挥多肽类表面活性剂环境友好优势的同时，实现良好乳化-破乳和重复利用是解决目前化学问题的可靠途径。
发明内容
基于以上背景技术，本发明提供一种油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯、合成与应用。该多肽类表面活性剂是一种环境友好、乳化-破乳便利、可重复使用的高效、环保驱油剂，适用于各种油藏环境下的高效、清洁驱油。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
本发明第一个方面提供一种油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯，其结构式如下：
Figure BDA0002262021390000021
优选地，所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯由α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠(雷米邦A)缩合而得。油酰基氨基酸钠的化学式为C17H33CONHCH3(CONHCH2CH3)6COONa。
本发明第二个方面提供以上油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯的合成方法，包括以下步骤：
α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠在酸性条件下，加热进行反应，反应结束后得到所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯；其反应式如下：
Figure BDA0002262021390000031
优选地，所述α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠进行反应的具体步骤包括：
将α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠溶于水中，加入酸，加热回流进行反应。
优选地，所述酸为硫酸、盐酸或硝酸。进一步优选的，所述酸为浓硫酸，加入浓硫酸的的体积为水体积的15％。
优选地，加热回流进行2h反应，具体反应时以油酰基氨基酸的量不再变化为准。
本发明以上合成方法中，所述α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸的CAS号为5633-20-5，直接商业购买即可获得，例如本发明实施例中，该药品直接购买于南京丁贝生物科技有限公司，商品名称为奥昔布宁。
本发明第三个方面提供以上油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯在油田驱油中的应用。具体的，所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯作为离子响应驱油剂，或作为驱油剂组分。
本发明的油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯可作为离子响应驱油剂，该驱油剂适用于各类油田的清洁、高效驱油，克服了当前化学驱油剂残留污染严重，破乳困难，无法回收重复利用等问题，减少了对环境的污染及后期驱油剂的破乳和驱油剂的后处理问题。同目前广泛使用的化学驱油剂相比，该驱油剂具有环境污染小、乳化-破乳便利、便于回收重复使用的突出优点，可作用各类油田清洁高效的驱油剂使用。
附图说明
图1为油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯的红外谱图。
图2为不同浓度的多肽类表面活性剂的表张力测试结果。
图3为不同浓度下的多肽类表面活性剂的粘度测试结果。
图4为含水量10％时乳化效果的测定结果。
图5为含水量20％时乳化效果的测定结果。
图6为含水量30％时乳化效果的测定结果。
图7为含水量40％时乳化效果的测定结果。
图8为30℃下不同pH值条件下乳化效果照片。
图9为30℃下不同pH值条件下发泡倍率。
图10为70℃下不同pH值条件下乳化效果照片。
图11为70℃下不同pH值条件下发泡倍率。
图12为不同pH下驱油剂的回收率。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例通过以下步骤制备油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯，其反应式如下：
取α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸3.57g，油酰基氨基酸钠7.1g为原料，溶于100mL水中，加入15mL的浓硫酸，100℃下通冷凝水回流进行2h反应；最终产物为油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯。
图1为油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯的红外谱图，其中3000-3600cm-1的吸收峰是N-H和水峰(样品易吸潮含有少量水)，2923cm-1的吸收峰是-CH2，1627cm-1处的吸收峰是C＝O，1254cm-1处的吸收峰是C-O。
实施例2
对油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯进行不同浓度下的表面张力的测定
在100mL的水中加入不同浓度的实施例1制备的多肽类表面活性剂，以表面张力仪对溶液的表张力进行测试，结果取3个有效样品的平均值，其测定结果如图2所示。由图2可以看出，该多肽类表面活性剂的加入使溶液的表面张力明显降低。
实施例3
对油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯进行不同浓度下的粘度的测定
将50％水和50％的白油(体积比)进行混合，然后在25℃下，以旋转粘度计对不同浓度下该驱油剂的粘度进行测定，结果取3个有效样品的平均值，其测定结果如图3所示。由图3可以看出，该多肽类表面活性剂的加入使油/水界面粘度显著降低，界面老化现象也明显减轻。
实施例4
对油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯进行不同含水量时乳化效果的测定
以大庆模拟离子水代替地下水，以白油代替原油。采用不同的油水比，加入0.3％的表面活性剂，机械搅拌2min的方式进行乳化，显微镜观察乳化效果，其乳化效图如图4-图7所示。
由显微镜图可以看出，随着含水量的增加，泡沫尺寸整体呈明显上升趋势，当体系含水量大于20％时，泡沫表面也呈现明显的乳化层。因此可以认为多肽类表面活性剂具有良好的乳化效果，可以作为高效驱油剂使用。
实施例5
30℃下pH值对乳化效果的测试
实验以大庆模拟离子水代替地下水(矿化度为10000)，以白油代替原油。采用油水比1:1，加入0.3％的表面活性剂，机械搅拌2min的方式进行乳化，并记录其发泡倍率，静置48小时，观察其不同时间段的乳化层高度变化，通过乳化层高度以及泡沫高度可以有效分析驱油剂的驱油效果；通常乳化层和泡沫高度越高，乳化效果越好，驱油效率则越高，但破乳也越困难。
30℃下不同pH值条件下乳化效果照片如图8所示，pH值由左向右依次为2、4、6、8、10、12；30℃下不同pH值条件下发泡倍率如图9所示。
由图8和图9可以看出，该驱油剂在pH值为10左右时具有良好的乳化效果，此时最大发泡能力为201％，具有良好的驱油效果，但当体系pH值为2-6时，乳化层高度和泡沫高度较低，因此乳化稳定性差，破乳容易，因此只要合理调节体系的H离子浓度即可实现良好的乳化-破乳效果。
实施例6
70℃下pH值对乳化效果的测试
实验以大庆模拟离子水代替地下水(矿化度为10000)，以白油代替原油。采用油水比1:1，加入0.3％的表面活性剂，机械搅拌2min的方式进行乳化，并记录其发泡倍率，静置48小时，观察其不同时间段的乳化层高度变化，通过乳化层高度以及泡沫高度可以有效分析驱油剂的驱油效果，通常乳化层和泡沫高度越高，乳化效果越好，驱油效率则越高，但破乳也越困难。
70℃下不同pH值条件下乳化效果照片如图10所示，pH值由左向右依次为2、4、6、8、10、12；70℃下不同pH值条件下发泡倍率如图11所示。
由图10和图11可以看出，该驱油剂在pH值为10左右时具有良好的乳化效果，此时最大发泡能力为149.67％，具有良好的驱油效果，但当体系pH值为2时，乳化层高度和泡沫高度较低，因此乳化稳定性差，破乳容易，因此只要合理调节体系的H离子浓度即可实现良好的乳化-破乳效果。
结合实施例5和实施例6可以看出，在低温和中高温条件下，该驱油剂均可以通过调节H离子浓度实现良好的乳化-破乳效果，即实现良好的离子响应效果。
实施例7
不同pH下根据其乳化剂发泡能力，计算其回收率。如图12所示，通过调节pH不同可以实现驱油剂的回收利用。随着体系pH的变化，回收率先增加后减少，当体系pH值为10，偏碱性时回收率最高达75％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯，其特征在于，其结构式如下：
Figure FDA0002262021380000011
2.根据权利要求1所述的油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯，其特征在于，所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯由α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠缩合而得。
3.权利要求1或2所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠在酸性条件下，加热进行反应，反应结束后得到所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯。
4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠进行反应的具体步骤包括：
将α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠溶于水中，加入酸，加热回流进行反应。
5.根据权利要求3或4所述的合成方法，其特征在于，所述α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯-甘氨酸和油酰基氨基酸钠的摩尔比为1:1。
6.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述酸为硫酸、盐酸或硝酸。
7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述酸为浓硫酸，加入浓硫酸的体积为水体积的15％。
8.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，加热回流进行2h反应。
9.权利要求1或2所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯在油田驱油中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述油酰基氨基酸-α-环己基-α-羟基-苯乙酸-4-二乙氨基-2-丁炔酯作为离子响应驱油剂，或作为驱油剂组分。
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