CN111394082A - 一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂、合成方法及其在三次采油领域的应用 - Google Patents

一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂、合成方法及其在三次采油领域的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂，磺基琥珀酸酯盐的结构通式为：RCON(CH2CH2O)xCH2CH2OCOCH2CHSO3MnCOOM，其中，M为碱金属、碱土金属中任意一种，n为M与SO3基团的摩尔比，当M为碱金属时，n为1；当M为碱土金属时，n为0.5；R为植物油基，碳数为C5～21，X＝2～10。植物油基为椰子油、棕榈油、大豆油中的一种或几种的混合物。本发明的驱油剂具有良好的乳化能力、耐温抗盐能力，并且性能稳定，原料易得，易工业化生产，价格低廉。在高温、高盐条件下，能够将油水界面张力值降至超低，同时对原油具有较好的乳化作用。

Description

一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂、合成方法及其在三次采油领 域的应用
技术领域
本发明属于油田驱油剂领域，具体涉及一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂、合成方法及其在三次采油领域的应用。
背景技术
我国主要油田经过一次和二次开采后已进入高含水期，原油产量逐年下降。最大限度地开发剩余储量、提高原油采收率迫在眉睫。
由于地下油藏的环境非常复杂，许多油藏处于高温、高矿化度、高钙镁离子的“三高”条件下，且原油中胶质、沥青质含量高，原油粘度较高，这就要求驱油剂具有较好的乳化、耐温、抗盐、抗高价离子能力。目前已用于三次采油的表面活性剂，很多在高矿化度、高钙镁离子的地下水中容易发生分层或沉淀析出，同时在高温条件下化学结构易改变、复配体系稳定性差，在驱油过程中易产生严重的色谱分离，导致驱油效率差。所以三次采油迫切需要开发新型的驱油剂，使其既对环境友好，易生物降解又能大幅度降低油水界面张力、降低原油粘度，进而环保、经济地提高原油的采收率。
因此开发一种耐温性能良好，具有较好的乳化性能且具有超低界面张力的表面活性剂产品，是高温高盐稠油油藏提高采收率的关键所在。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂，具有良好的乳化能力、耐温抗盐能力，并且性能稳定，原料易得，易工业化生产，价格低廉。
本发明的另一目的在于提供磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法及其在三次采油领域的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂，磺基琥珀酸酯盐的结构通式为：RCON(CH2CH2O)xCH2CH2OCOCH2CHSO3MnCOOM，其中，M为碱金属、碱土金属中任意一种，n为M与SO3基团的摩尔比，当M为碱金属时，n为1；当M为碱土金属时，n为0.5；R为植物油基，碳数为C5～21，X＝2～10。
具体的，所述植物油基为椰子油、棕榈油、大豆油中的一种或几种的混合物。
上述磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法包括以下步骤：
1)将植物油加至反应釜，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，加热至60～90℃、搅拌3～5小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
Figure BDA0002483799250000021
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，升温至80～120℃、搅拌反应4～6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
RCOOCH3+HNCH2CH2OH→RCONCH2CH2OH+CH3OH
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，升温至100～150℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，通完后保温3～5小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
Figure BDA0002483799250000022
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，升温到80～120℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
Figure BDA0002483799250000023
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，加入一定量的纯水，加热至80～100℃、反应4～6小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。
RCON(CH2CH2O)xCH2CH2OCOCH＝CHCOOH+nM2SO3→RCON(CH2CH2O)xCH2CH2OCOCH2CHSO3MnCOOM
进一步的，所述步骤1)中的植物油为椰子油、棕榈油、大豆油中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述步骤1)中植物油与甲醇摩尔比为1∶3～4，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的0.5～2％。
进一步的，所述步骤2)中植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1～1.05，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5～2％。
进一步的，所述步骤3)中植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:2～10，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5～2％。
进一步的，所述步骤2)、步骤3)中的碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述步骤4)中植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1～1.05。
进一步的，所述步骤5)中植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁中的一种或几种的混合物。
本发明具有以下有益效果：
本发明的驱油剂具有良好的乳化能力、耐温抗盐能力，并且性能稳定，原料易得，易工业化生产，价格低廉。在高温、高盐条件下，能够将油水界面张力值降至超低，同时对原油具有较好的乳化作用。
本发明的驱油剂在胜利油田胜一区的油水体系下，在总质量浓度为0.1％-0.6％时，能够达到超低界面张力值，与配注站使用的阴离子聚丙烯酰胺、PPG颗粒等配伍后体系界面张力值≤5×10-3mN/m。
本发明的驱油剂在孤岛采油厂B21区块油水体系下，浓度为0.3％时降粘率≥95％，界面张力值≤1×10-1mN/m，具有较好的降粘驱油效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法包括以下步骤：
1)将植物油加至反应釜，植物油为椰子油、棕榈油、大豆油中的一种或几种的混合物，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，植物油与甲醇摩尔比为1：3～4，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的0.5～2％，加热至60～90℃、搅拌3～5小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠中的一种或几种的混合物，植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1～1.05，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5～2％，升温至80～120℃、搅拌反应4～6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠中的一种或几种的混合物，升温至100～150℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:2～10，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5～2％，通完后保温3～5小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1～1.05，升温到80～120℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁中的一种或几种的混合物，加入一定量的纯水，加热至80～100℃、反应4～6小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。
实施例1
1)将植物油加至反应釜，植物油为棕榈油，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，植物油与甲醇摩尔比为1：3，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的1％，加热至80℃、搅拌4小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钾，植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1～1.03，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的2％，升温至100℃、搅拌反应4小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钾，升温至130℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:8，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的1.5％，通完后保温4小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1.01，升温到100℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸钾，加入一定量的纯水，加热至100℃、反应5小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。
产品性能如下表：
表面活性剂浓度(wt％) 界面张力(mN/m)
0.10 0.0042
0.20 0.0046
0.30 0.0011
0.40 0.0006
0.50 0.002
0.60 0.0019
测试条件：1.测试仪器：TX-500C型转滴界面张力仪；2.测试温度：80℃；3.测试用油：胜利油田胜一区脱水原油；4.测试用水：胜利油田胜一区注入水。
实施例2
1)将植物油加至反应釜，植物油为椰子油，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，植物油与甲醇摩尔比为1：4，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的1.5％，加热至70℃、搅拌4小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钠，植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1.05，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的1.5％，升温至80℃、搅拌反应5小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钠，升温至150℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:10，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的1％，通完后保温5小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1.05，升温到110℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠，加入一定量的纯水，加热至80℃、反应6小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。
产品性能如下表：
检测项目 检测结果
降粘率，％ 97.5
自然沉降脱水率，％ 90.5
界面张力，mN/m 0.0032
洗油率，％ 67.0
测试条件：1.测试仪器：TX-500C型转滴界面张力仪、LVDV-Ⅲ型布氏数字粘度计；2.测试温度：70℃；3.测试用油：胜利油田孤岛采油厂B21区块原油；4.测试用水：孤岛12-1号注水站外输水。
实施例3
1)将植物油加至反应釜，植物油为大豆油，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，植物油与甲醇摩尔比为1：3.5，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的2％，加热至60℃、搅拌3小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，碱催化剂为甲醇钠，植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的1％，升温至120℃、搅拌反应4小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，碱催化剂为甲醇钠，升温至100℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:2，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5％，通完后保温5小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1，升温到80℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸镁，加入一定量的纯水，加热至90℃、反应4小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。
实施例4
1)将植物油加至反应釜，植物油为椰子油、棕榈油的混合物，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，植物油与甲醇摩尔比为1：4，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的0.5％，加热至90℃、搅拌5小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾的混合物，植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1～1.02，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5％，升温至90℃、搅拌反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾的混合物，升温至120℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:5，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的2％，通完后保温3小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1～1.03，升温到100℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾的混合物，加入一定量的纯水，加热至95℃、反应4小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。

Claims (10)

1.一种磺基琥珀酸酯盐型驱油剂，其特征在于，磺基琥珀酸酯盐的结构通式为：RCON(CH2CH2O)xCH2CH2OCOCH2CHSO3MnCOOM，其中，M为碱金属、碱土金属中任意一种，n为M与SO3基团的摩尔比，当M为碱金属时，n为1；当M为碱土金属时，n为0.5；R为植物油基，碳数为C5～21，X＝2～10。
2.如权利要求1所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂，其特征在于，所述植物油基为椰子油、棕榈油、大豆油中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求2所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将植物油加至反应釜，加入一定量的甲醇、氢氧化钾，加热至60～90℃、搅拌3～5小时后，静置0.5小时，分离出甘油和甲醇，得到植物油脂肪酸甲酯；
2)向步骤1)制得的植物油脂肪酸甲酯中加入一定量的一乙醇胺、碱催化剂，升温至80～120℃、搅拌反应4～6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺；
3)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺投入压力反应釜中，加入适量的碱催化剂，升温至100～150℃，缓慢通入适量的环氧乙烷，通完后保温3～5小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚；
4)将植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚投入反应釜，加入一定量的马来酸酐，升温到80～120℃，反应6小时，得到植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯；
5)向步骤4)的反应釜中加入一定量的亚硫酸盐，加入一定量的纯水，加热至80～100℃、反应4～6小时，得到目标产物植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯盐。
4.如权利要求3所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中的植物油为椰子油、棕榈油、大豆油中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求3所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中植物油与甲醇摩尔比为1：3～4，氢氧化钾的加入量为所有物料总质量的0.5～2％。
6.如权利要求3所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤2)中植物油脂肪酸甲酯与一乙醇胺摩尔比为1：1～1.05，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5～2％。
7.如权利要求3所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤3)中植物油脂肪酸单乙醇酰胺与环氧乙烷摩尔比为1:2～10，碱催化剂的加入量为所有物料总质量的0.5～2％。
8.如权利要求3、6、7任一所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤2)、步骤3)中的碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠中的一种或几种的混合物。
9.如权利要求3所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤4)中植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚与马来酸酐摩尔比为1:1～1.05。
10.如权利要求3所述的磺基琥珀酸酯盐型驱油剂的合成方法，其特征在于，所述步骤5)中植物油脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚富马酸酯与亚硫酸盐摩尔比为1:1，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁中的一种或几种的混合物。
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