CN1328251C - 芳基烷基磺酸盐及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芳基烷基磺酸盐及其制备方法及应用。A.选择芳族原料(如苯、苯的不同短链烷基取代物、苯的不同短链烷基取代物的任意混合物、萘、萘的不同短链烷基取代物或萘的不同短链烷基取代物的任意混合物)与平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烯烃反应。B.将A得到的烷基芳基化合物或其混合物进行光照反应生成相应的芳基烷基磺酰氯。C.皂化B的产物至pH为7~8,得到芳基烷基磺酸盐表面活性剂。上述芳基烷基磺酸盐应用在三次采油中配制的驱油剂能在较低且宽的弱碱浓度及较宽的表面活性剂浓度范围内形成稳定的超低界面张力区域,并且具有较强的抗盐能力,具有适用于高温高盐油藏三次采油的优良前景。
Description
技术领域
本发明属于油田驱油用的表面活性剂领域,具体地说涉及一种芳基烷基磺酸盐及其制备方法,及上述芳基烷基磺酸盐在三次采油中的应用,尤其在高温、高盐油藏的应用。
背景技术
在油田开采史上,依靠油层自身能量采油的方法曾经历了相当长的时期。在该时期,主要依靠油中溶解的天然气膨胀而将油举升到地面,当溶解气耗尽时,油便失去流动能力。这种采油法称为能量衰竭法采油,也叫一次采油,采收率一般只能达到15%左右。油层原有能量衰竭后,在油藏边缘或油藏内部打若干注水井,从地面向井内注水,从生产井采油的开采方法,称为人工注水采油,亦称二次采油,采收率通常为30%~40%。注水后几乎还有一半以上的油留在油层中,通过向油层中注入化学剂或气体溶剂,开采水驱残余油,称为三次采油(Tertiary Oil Recovery)。但是,对于一些特殊油藏(如稠油、轻质油以及低渗透性油层)不宜注水;另外一些注水油藏,从提高采收率考虑,在注水中期便开始改注聚合物水溶液。因此,现在一般采用提高采收率或强化采油(Enhanced Oil Recovery,简称EOR)这一专有名词,它包括注水和其它提高采收率的方法。
在注水开发的末期,残余油是以静止的球状分布在油藏岩石的空隙中。作用于这些静止球珠上的两种主要力是毛细管力和粘滞力。研究者把粘滞力与毛细管力之比和多孔介质中的原油采收率关联起来,把粘滞力与毛细管力之比定义为毛细管数。一般认为,在注水开发末期,毛细管数在10-6~10-7范围内。随毛细管数增加,驱油效率也增加。可以通过提高水相粘度和流量或减小油水界面张力来增加毛细管数。在这些参数中,减小界面张力能使毛细管数有3~4个数量级的变化。油水界面张力一般在20~30mN/m范围内,若使用合适的表面活性剂,油水界面张力可在适当条件下降至超低(低于10-3mN/m)。
可以构成低界面张力体系的表面活性剂种类很多,迄今为止研究得最多、也最有实际意义的是磺酸盐类阴离子表面活性剂,包括石油磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基磺酸盐等。尽管石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、釜底宽馏分α-烯烃衍生的烷基苯磺酸盐在国内外已有很多用于三次采油的实例,如专利号为CN1128006C的专利中披露的以分子量在320~380的减压馏分油为原料合成的石油磺酸盐、公开号为CN1486976A的专利中披露的以重烷基苯为原料合成的烷基苯磺酸盐等。但由于它们的合成原料组成复杂,其性能随着所用原料油的组成和馏程而变化,这些表面活性剂的产品质量控制是一大难题,不利于大规模生产和应用。
为了改善提高原油采收率的效果,所使用的表面活性剂不仅必须是经济的,而且必须适应储层环境。一般相关的环境因素包括高温、高浓度的盐和/或多价离子富集等。现有的一般表面活性剂在满足高效、耐温和抗盐几个方面均有所欠缺,比如石油磺酸盐是室内研究和现场试验中使用最为普遍的驱油剂,具有低界面张力、最佳相态、较高的增溶能力,但它抗盐能力差。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种能适用于一类和二类油藏(尤其是高温、中高盐油藏)的、具备低界面张力的芳基烷基磺酸盐类表面活性剂。
本发明的另一目的在于提供一种简单、实用的制备上述芳基烷基磺酸盐表面活性剂的方法。
本发明的再一目的在于提供上述芳基烷基磺酸盐表面活性剂作为驱油剂在三次采油中的应用。
本发明的还一目的在于提供上述芳基烷基磺酸盐表面活性剂作为复合驱油体系中复配剂在三次采油中的应用。
本发明的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的特征在于:当芳基基团为苯时,苯环上至少存在一个长链取代基,此长链取代基为平均碳原子数8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基,且在长链烷基取代基的α碳原子上有一磺酸基;同时在长链烷基的对位还可能存在一个短链取代基,此短链取代基为甲基、乙基、丙基或异丙基等;或同时在长链烷基的邻位和间位各有一个短链取代基,此短链取代基为甲基、乙基、丙基或异丙基等。当芳基基团为萘时,萘环上至少存在一个长链取代基,此长链取代物为平均碳原子数8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基,且在长链烷基取代基的α碳原子上有一磺酸基;同时萘环的4号碳原子上还可能存在一个短链取代基,此短链取代基为甲基、乙基或异丁基等。
本发明的芳基烷基磺酸盐的制备方法包括以下步骤:
(1)长链烷基苯或长链烷基萘的合成
将平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烯烃、芳基化合物在无水三氯化铝催化下进行傅-克烷基化反应。为避免多烷基化,采取的方法是用大大过量的芳基化合物作溶剂,其中芳基化合物∶长链烯烃∶无水三氯化铝的摩尔比为10∶1∶0.1~0.5,反应温度控制在5~30℃左右,反应时间8~24小时,得到长链烷基苯或长链烷基萘。
所述的芳基化合物是苯、苯的不同短链烷基取代物、苯的不同短链烷基取代物的任意混合物、萘、萘的不同短链烷基取代物或萘的不同短链烷基取代物的任意混合物。
所述的苯环上的短链烷基为甲基、乙基、丙基或异丙基等。所述的萘环上的短链烷基为甲基、乙基或异丁基等。
(2)磺氯化反应
磺氯化反应在反应器中进行。将步骤(1)得到的平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基苯或长链烷基萘(或富含烷基芳基化合物成分的原料,如原油馏分油、重烷基苯等)与磺酰氯按摩尔比为1~1.2∶1混合;或将步骤(1)得到的平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基苯或长链烷基萘(或富含烷基芳基化合物成分的原料,如原油馏分油、重烷基苯等)与二氧化硫和氯气按摩尔比为1∶1.2~1.5∶1混合。
用500W~1000W高强紫外灯进行照射,以含氮杂环化合物为催化剂,反应时间为两小时左右,生成相应的芳基烷基磺酰氯。通过控制磺酰氯滴加速度,可将产物控制在单磺氯化。磺酰氯滴加速度为每秒0.01~0.05ml。
(3)皂化及产物的分离
将步骤(2)磺氯化反应后的混合物搅拌老化1小时左右,之后向混合液中投入浓度为10~30wt%的碱液,升温至80~100℃左右,再继续滴加碱液。在整个皂化过程中,始终保持反应液呈微碱性(pH=7~8左右),反应时间为4~5小时左右。
用摩尔比为1∶1的乙醇/水将皂化后的混合液稀释后转移至分液漏斗中,用石油醚萃取,分离油相。乙醇相在40~100℃条件下蒸除溶剂,再用无水乙醇除盐即得芳基烷基磺酸盐表面活性剂。油相进一步分离出副产物后,未反应的原料可二次利用。
所述的碱包括氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠等。
所述的含氮杂环化合物是吡啶或喹啉等。
本发明的芳基烷基磺酸盐表面活性剂作为三次采油中的驱油表面活性剂。
本发明的芳基烷基磺酸盐表面活性剂作为三次采油中的驱油表面活性剂可以单独使用、与驱油聚合物(如聚丙烯酰胺)复配或与碱和驱油聚合物复配使用;形成表面活性剂—聚合物二元体系或表面活性剂—碱—聚合物三元体系。
在使用时可用水稀释。在单独使用芳基烷基磺酸盐表面活性剂时,芳基烷基磺酸盐表面活性剂的浓度为0.01%~1wt%;在使用芳基烷基磺酸盐表面活性剂与聚合物复配体系时,体系中的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的浓度为0.01%~1wt%,聚合物浓度为0~10000ppm。在使用芳基烷基磺酸盐表面活性剂与碱和聚合物复配体系时,体系中的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的浓度为0.01%~1wt%,碱的浓度为0%~2wt%,聚合物浓度为0~10000ppm。
所述的碱包括氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠等。
本发明所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂可以单独使用、与驱油聚合物(如聚丙烯酰胺)复配或与碱和驱油聚合物复配使用;其中所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂可以是含碳原子数相同或不同的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的任意混合物。
所述的芳基烷基磺酸盐可进一步与其它类型表面活性剂(如石油磺酸盐或石油羧酸盐等)或助剂(如乙醇或异丙醇等)复配在三次采油中的使用,其中芳基烷基磺酸盐在体系中的含量为0.01~2wt%,其它类型表面活性剂或助剂含量为0.001~2wt%。
本发明所述的芳基烷基磺酸盐不仅在极低浓度就能达到低界面张力,而且在很低的弱碱浓度条件下达到超低界面张力,并具有抗温、抗盐能力,是一类对一类和二类油藏极具应用前景的驱油表面活性剂。
附图说明
图1本发明实施例1产物的IR谱图。
图2本发明实施例1产物的1H NMR谱图。
图3本发明实施例2~11的产物与中国胜利油田的原油间界面张力稳态值随NaCl浓度的变化曲线。
图4本发明钙离子浓度对实施例2、3、5、7、8、10、11的产物加碱体系与中国胜利油田原油间界面张力的影响。
图5本发明实施例4产物与聚合物形成的二元体系与中国胜利油田的原油间达到超低界面张力的曲线。
图6本发明实施例4产物与碱和聚合物形成的三元体系与中国胜利油田的原油间达到超低界面张力的曲线。
图7本发明实施例12产物与碱和聚合物形成三元体系与中国胜利油田的原油间达到超低界面张力的曲线。
图8本发明实施例13产物与中国胜利油田的原油间界面张力性质图。
具体实施方式
实施例1
取与无水三氯化铝及苯的摩尔比为1∶0.3∶10的平均碳原子数为12且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃于恒压滴液漏斗中,并逐滴滴入无水三氯化铝粉末及苯的混合物中,控制反应温度在5~30℃左右。加料完后搅拌过夜。将反应混合液倒入碎冰中,静置分液,油相用10~20%Na2CO3溶液洗涤至中性,再用水洗涤2~3遍。油相用无水氯化钙干燥,过滤后减压蒸馏,收集138℃(2mmHg)左右馏分。
取一定量所合成的十二烷基苯于三颈烧瓶中,滴加2~10滴吡啶,调节好紫外灯与反应器间距为10~20cm。将与十二烷基苯等量的磺酰氯通过恒压滴液漏斗,逐滴滴入反应器,滴加速度为每毫升40秒,同时点亮紫外灯。反应两小时左右停止光照。反应混合物继续搅拌一小时左右。
反应历程如下:
Cl·+C6H5RH→C6H5R·+HCl (3)
C6H5R·+SO2→C6H5RSO2· (4)
C6H5R·+Cl2→C6H5RCl+Cl· (5)
C6H5RSO2·+Cl2→C6H5RSO2Cl+Cl· (6)
之后向其中投入部分10~30%的碱液,升温至80~100℃左右,同时继续滴加碱液,始终保持反应液呈微碱性(pH=7~8左右),反应4~5小时左右。然后向反应后混合物中加入20~70%的乙醇,并转移至分液漏斗中,用石油醚反复萃取至石油醚层无色。乙醇相蒸除溶剂,加入无水乙醇并加热溶解表面活性剂,过滤除盐,再蒸除无水乙醇,得到的固体即为1#产物苯取代的十二烷基磺酸盐。其IR谱如图1,1H NMR谱图如2。其它实施例中的产品均具有类似的IR谱图和1H NMR谱图。
实施例2
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十八且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品2#产物苯取代的十八烷基磺酸盐。向2#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向2#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为3.5%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例3
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十四且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成甲苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品3#产物甲苯取代的十四烷基磺酸盐。向3#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向3#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为3.5%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例4
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十六且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成甲苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品4#产物甲苯取代的十六烷基磺酸盐。向4#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向4#产物中加入1000ppmHPAM,2.5%NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油达到超低界面张力的曲线见图5。向4#产物中加入1000ppmHPAM,2.5%NaCl,0.1%Na2CO3,150ppmCa2+,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油达到超低界面张力的曲线见图6。
实施例5
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十八且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成甲苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品5#产物甲苯取代的十八烷基磺酸盐。向5#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向5#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为3.5%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例6
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十四且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成对二甲苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品6#产物对二甲苯取代的十四烷基磺酸盐。向6#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。
实施例7
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十六且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成对二甲苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品7#产物对二甲苯取代的十六烷基磺酸盐。向7#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向7#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为3.5%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例8
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十八且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成对二甲苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品8#产物对二甲苯取代的十八烷基磺酸盐。向8#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向8#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为1.5%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例9
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十四且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成乙基苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品9#产物乙基苯取代的十四烷基磺酸盐。向9#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。
实施例10
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十六且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成乙基苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品10#产物乙基苯取代的十六烷基磺酸盐。向10#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向10#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为4.5%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例11
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十八且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成乙基苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品11#产物乙基苯取代的十八烷基磺酸盐。向11#产物中加入不同浓度NaCl,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图3。向11#产物中加入不同浓度Ca2+,NaCl浓度为2.0%,Na2CO3浓度为0.1%,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图4。
实施例12
将实施例8获得的8#产物与实施例11获得的11#产物复配,8#产物浓度为1.5%,11#产物浓度为1.5%,复配产物单独使用、与聚合物形成二元体系、与碱和聚合物形成三元体系均能与中国胜利油田的原油达到超低界面张力,参见图7。
实施例13
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,换成平均碳原子数为十四且碳原子数分布不超过3个碳原子的烯烃,苯换成萘,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品12#产物萘取代的十四烷基磺酸盐。向12#产物中加入1.0%NaCl,0.1%Na2CO3,产品浓度为3000ppm,与中国胜利油田的原油间界面张力性质见图8。
实施例14
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的窄馏分烯烃与催化剂无水三氯化铝、苯的摩尔比换为5∶0.3∶1,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品13#产物苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例15
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的窄馏分烯烃与催化剂无水三氯化铝、苯的摩尔比换为15∶0.3∶1,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品14#产物苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例16
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的窄馏分α-烯烃与催化剂无水三氯化铝、苯的摩尔比换为10∶0.1∶1,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品15#产物苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例17
将实施例1中平均碳原子数为十二且碳原子数分布不超过3个碳原子的窄馏分烯烃与催化剂无水三氯化铝、苯的摩尔比换为10∶0.5∶1,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品16#产物苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例18
将实施例2中光照磺化反应步骤中的光照时间改为4小时,其它条件和操作方法与实施例2相同,获得产品17#产物苯取代的十八烷基磺酸盐。
实施例19
将实施例2中光照磺化反应步骤中的苯与磺酰氯的摩尔比改为0.75∶1,其它条件和操作方法与实施例2相同,获得产品18#产物苯取代的十八烷基磺酸盐。
实施例20
将实施例1中苯换成乙苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品19#产物乙苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例21
将实施例1中苯换成丙苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品20#产物丙苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例22
将实施例1中苯换成萘,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品21#产物萘取代的十二烷基磺酸盐。
实施例23
将实施例1中苯换成甲基苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品22#产物甲基萘取代的十二烷基磺酸盐。
实施例24
将实施例1中苯换成乙基苯,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品23#产物乙基萘取代的十二烷基磺酸盐。
实施例25
将实施例1中苯换成甲苯和乙苯摩尔比为1∶1的混合物,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品24#产物甲乙苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例26
将实施例1中苯换成甲基萘和乙基萘摩尔比为1∶1的混合物,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品25#产物甲乙基萘取代的十二烷基磺酸盐。
实施例27
将实施例1中磺酰氯的滴加速度改为每毫升20秒,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品26#产物甲苯取代的十二烷基磺酸盐。
实施例28
将实施例1中与十二烷基苯等量的磺酰氯改为与十二烷基苯等量的二氧化硫和氯气,其它条件和操作方法与实施例1相同,获得产品27#产物甲苯取代的十二烷基磺酸盐。
本发明的表面活性剂作为驱油剂用于三次采油,在弱碱条件下单独使用,能与中国胜利油田的原油产生稳定的超低界面张力,体系并具有较强的抗Ca2+能力。图3为0.3%产品2#-11#在不同NaCl浓度条件下与胜利原油的界面张力稳态值,从图中可用看出,除7#和10#产品外,其它产品均能在一定盐度下达到超低界面张力。图4为Ca2+浓度对产品加碱体系与胜利原油间界面张力的影响,从图中可用看出,不同产品与1.0%NaCl形成的体系均具有一定的抗Ca2+能力,其中2#产品形成的体系在Ca2+浓度高达450ppm条件下仍可获得超低界面张力。图5和图6结果说明,4#产品与聚合物形成的二元体系、与碱和聚合物形成的三元体系均能与胜利原油达到超低界面张力。不同产品复配后,单独使用、与聚合物形成的二元体系、与碱和聚合物形成的三元体系均能与胜利原油达到超低界面张力。
Claims (10)
1.一种芳基烷基磺酸盐表面活性剂,其特征是:当芳基基团为苯时,苯环上至少存在一个长链取代基,此取代基为平均碳原子数8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基,且在长链烷基取代基的α碳原子上有一磺酸基;当芳基基团为萘时,萘环上至少存在一个长链取代基,此取代基为平均碳原子数8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基,且在长链烷基取代基的α碳原子上有一磺酸基。
2.根据权利要求1所述的芳基烷基磺酸盐,其特征是:所述的芳基基团为苯时,同时在长链烷基的对位还存在一个短链取代基,此短链取代基为甲基、乙基或丙基;或同时在长链烷基的邻位和间位各有一个短链取代基,此短链取代基为甲基、乙基或丙基。
3.根据权利要求1所述的芳基烷基磺酸盐,其特征是:所述的芳基基团为萘时,同时萘环的4号碳原子上还存在一个短链取代基,此短链取代基为甲基、乙基或异丁基。
4.一种根据权利要求1~3任一项所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的制备方法,其特征是,所述的方法包括以下步骤:
(1)长链烷基苯或长链烷基萘的合成
将平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烯烃、芳基化合物在无水三氯化铝催化下进行傅-克烷基化反应,其中芳基化合物∶长链烯烃∶无水三氯化铝的摩尔比为10∶1∶0.1~0.5,反应温度控制在5~30℃,得到长链烷基苯或长链烷基萘;
所述的芳基化合物是苯、苯的不同短链烷基取代物、苯的不同短链烷基取代物的任意混合物、萘、萘的不同短链烷基取代物或萘的不同短链烷基取代物的任意混合物;
所述的苯环上的短链烷基为甲基、乙基或丙基;所述的萘环上的短链烷基为甲基、乙基或异丁基;
(2)磺氯化反应
将步骤(1)得到的平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基苯或长链烷基萘与磺酰氯按摩尔比为1~1.2∶1在反应器中进行混合;或将步骤(1)得到的平均碳原子数为8~30且碳原子数分布不超过3个碳原子的长链烷基苯或长链烷基萘与二氧化硫和氯气按摩尔比为1∶1.2~1.5∶1混合;
用500W~1000W高强紫外灯进行照射,以吡啶或喹啉为催化剂进行反应;
(3)皂化及产物的分离
将步骤(2)磺氯化反应后的混合物搅拌老化之后向混合液中投入碱液,升温至80~100℃,再继续滴加碱液,在整个皂化过程中,始终保持反应液呈微碱性,pH=7~8;
用摩尔比为1∶1的乙醇/水将皂化后的混合液稀释后转移至分液漏斗中,用石油醚萃取,分离油相;乙醇相在40~100℃条件下蒸除溶剂,再用无水乙醇除盐即得芳基烷基磺酸盐表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征是:所述的碱选自氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征是:所述的磺酰氯滴加速度是每秒0.01~0.05ml。
7.一种根据权利要求1~3任一项所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的用途,其特征是:所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂作为三次采油中的驱油表面活性剂。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征是:所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂单独使用,或与驱油聚合物复配使用,或与碱和驱油聚合物复配使用;
在单独使用芳基烷基磺酸盐表面活性剂时,芳基烷基磺酸盐表面活性剂的浓度为0.01%~1wt%;在使用芳基烷基磺酸盐表面活性剂与聚合物复配体系时,体系中的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的浓度为0.01%~1wt%,聚合物浓度为0~10000ppm;在使用芳基烷基磺酸盐表面活性剂与碱和聚合物复配体系时,体系中的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的浓度为0.01%~1wt%,碱的浓度为0%~2wt%,聚合物浓度为0~10000ppm。
9.根据权利要求7或8所述的用途,其特征是:所述的芳基烷基磺酸盐表面活性剂是含碳原子数相同或不同的芳基烷基磺酸盐表面活性剂的任意混合物。
10.根据权利要求8所述的用途,其特征是:所述的碱是氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
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