專利名稱：一種三次采油用改性甜菜堿型兩性表面活性劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高油藏原油采收率的化學(xué)驅(qū)用新型表面活性劑制備方法，具體是采 用丙磺酸中間體法合成出烷基羥基磺基甜菜堿型表面活性劑。
背景技術(shù)：
近幾十年來，針對(duì)我國的特殊油藏條件及各種技術(shù)的適應(yīng)性，化學(xué)復(fù)合驅(qū)成為最 有應(yīng)用前景的三次采油方法之一。三次采油中所選用表面活性劑，在油田的應(yīng)用中脫穎而 出。表面活性劑是一類具有雙親基團(tuán)活性分子，當(dāng)表面活性劑進(jìn)入溶液時(shí)，雙親基團(tuán)會(huì)在液 /固接觸面，液/液界面及體相的溶液中發(fā)生定向分布，極性基團(tuán)與礦物、巖石的表面結(jié)合 時(shí)，極性的水分子或親水基團(tuán)就會(huì)占據(jù)顆粒表面，從而使巖石表面由油濕變?yōu)樗疂?，破壞?油邊界層，被束縛的原油隨即解脫出來，成為可流動(dòng)油，同時(shí)在油水界面上出現(xiàn)張力降低、 原油乳化、油滴聚并等過程，從而使原油采收率得以提高。室內(nèi)研究表明，這種方法驅(qū)替效 果很好，驅(qū)油效率有時(shí)可達(dá)到100%。目前三次采油用表面活性劑以傳統(tǒng)的磺酸鹽與羧酸鹽的陰離子表面活性劑為主， 這類表面活性劑由于相同電性的離子頭基間靜電斥力以及頭基水化層的空間位阻作用，阻 礙了分子在空間致密排列，即無論在氣/水界面吸附層還是體相的聚集體中，表面活性 劑分子中離子彼此頭基間均存在著一定的平衡距離，無法完全緊密地靠攏，導(dǎo)致活性劑分 子在氣/水界面上不能緊密排列，嚴(yán)重影響了活性劑效能發(fā)揮，從而進(jìn)一步影響到溶液表 (界)面張力。另外傳統(tǒng)的磺酸鹽與羧酸鹽的陰離子表面活性劑耐二價(jià)陽離子、抗鹽、抗高 溫性能都不夠理想。隨著油田開采程度的日益深入，現(xiàn)在所使用的表面活性劑已不能滿足“苛刻”油 藏的要求，而兩性表活劑所獨(dú)有的結(jié)構(gòu)決定了其具有耐溫抗鹽能力，能夠應(yīng)對(duì)目前苛刻的 油藏條件，這是因?yàn)?1)陰陽一體的內(nèi)鹽結(jié)構(gòu)決定了該類表活劑具有良好的耐溫抗鹽性； (2)較寬的PH值決定了該表活劑具有耐高強(qiáng)度酸、堿、鹽的特性；(3)分子中多個(gè)活性基團(tuán) 決定了該表活劑具有較高的界面活性；(4)該類表活劑的合成原料和路線響應(yīng)環(huán)境友好， 對(duì)環(huán)境毒性很小。因此，開發(fā)新型兩性型表面活性劑具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)上述驅(qū)油用表面活性劑性能不足，提供一種驅(qū)油效果 好，與原油可形成超低界面張力的應(yīng)用于三次采油用的高效驅(qū)油用的甜菜堿型驅(qū)油劑。本發(fā)明的方法是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用于三次采油用的單一的驅(qū)油劑，是以亞 硫酸氫鈉、環(huán)氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經(jīng)開環(huán)反應(yīng)、季銨化反應(yīng)，制得烷基羥基磺基 甜菜堿型兩性表面活性劑，其制備步驟如下(1)3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉的制備將NaHS03溶解于水中，當(dāng)溫度升到40°C時(shí) 緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷至其中。加畢，繼續(xù)反應(yīng)7h后，冷卻析出白色晶體，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將其 旋干，得3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉晶體；
(2)成鹽將步驟⑴制得的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉與長鏈烷基叔胺按一定比例 在甲醇中溶解，90°C下加熱回流8h，得到渾濁溶液，將此溶液旋轉(zhuǎn)旋去溶劑，得到最終產(chǎn)物 烷基羥基磺基甜菜堿型兩性表面活性劑。本發(fā)明應(yīng)用于三次采油的驅(qū)油劑，在合成及應(yīng)用具有以下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)(1) 一是反應(yīng)經(jīng)典，所涉及到反應(yīng)均為有機(jī)合成經(jīng)典反應(yīng)，涉及到原料均為市場可 以購買到常用化工原料，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。(2) 二是產(chǎn)率較高，總產(chǎn)率達(dá)95%以上。(3)三是高效環(huán)保，從單一表面活性劑驅(qū)油效果來說，表現(xiàn)出非常高的界面活性， 使勝利油田I、II油藏原油油水界面張力均能達(dá)到l(T3mM/m。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的三次采油用烷基羥基磺基甜菜堿型兩性表面活性劑的制備方法，是是以 亞硫酸氫鈉、環(huán)氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經(jīng)開環(huán)反應(yīng)、季銨化反應(yīng)，制得烷基羥基磺 基甜菜堿型兩性表面活性劑，制備步驟如下(1)3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉的制備將NaHS03溶解于水中，當(dāng)溫度升到40°C時(shí) 緩慢滴加等摩爾的環(huán)氧氯丙烷至其中。加畢，繼續(xù)反應(yīng)7h后，冷卻析出白色晶體，用旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)儀將其旋干，得3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉晶體；(2)成鹽將步驟(1)制得的3-氯-2-羥基丙磺酸鈉與長鏈烷基叔胺按重量比 1 3-5的比例在甲醇中溶解，90°C下加熱回流8h，得到渾濁溶液，將此溶液旋轉(zhuǎn)旋去溶劑， 得到最終產(chǎn)物烷基羥基磺基甜菜堿型兩性表面活性劑。本發(fā)明的方法制得的的產(chǎn)品為烷基羥基磺基甜菜堿型兩性表面活性劑。所制得的兩性型表面活性親油基團(tuán)原料為十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷 基叔胺、十八烷基叔胺。所制得的兩性型表面活性劑中連接陰陽離子的碳鏈上引入了羥基。所制備的兩性型表面活性親水基團(tuán)為磺酸基。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步闡述，以更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例1 將0. 3mol亞硫酸氫鈉在50ML蒸餾水下充分溶解，待溫度升到40°C時(shí)，用滴液 漏斗緩緩將等摩爾的環(huán)氧氯丙烷滴入，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，環(huán)氧氯丙烷經(jīng)開環(huán)反應(yīng)生成 3-氯-2-羥基-丙磺酸鈉。在裝有上述產(chǎn)物的燒瓶內(nèi)加入1-1. 5M1的長鏈烷基叔胺和60ML甲醇溶劑，90°C下 加熱回流8h，結(jié)束反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。平行3次實(shí)驗(yàn)，得到的產(chǎn)物都能使油水界面張力達(dá)到 超低。實(shí)施例2 取制備的烷基羥基磺基甜菜堿表面活性劑0. 4g，水99. 6g，分別與勝利孤東原油、 孤島原油及勝坨原油作界面張力測定實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，研發(fā)出的活性劑表現(xiàn)較好的 普適性，油水界面張力均能達(dá)到超低(l(T3mM/m)，具有較好耐溫抗鹽及抗鈣、鎂能力。實(shí)驗(yàn)用 水為孤東東三聯(lián)注入水(其礦化度為10428mg/L，鈣、鎂離子濃度為330mg/L)，原油為孤東 六區(qū)6-32-2472井原油；孤島孤一注注入水(其礦化度為8618mg/L，鈣、鎂離子濃度189mg/L)，原油為2N3井原油；孤島孤三注注入水(其礦化度為8438mg/L，鈣、鎂離子濃度151mg/ L)，原油為5-5井原油；勝坨坨六站水(其礦化度為17435mg/L ；鈣、鎂離子濃度475mg/L)， 原油為2-4-N251井原油。實(shí)施例3 針對(duì)孤島中一區(qū)Ng3_6和勝二區(qū)，將取制備的烷基羥基磺基甜菜堿表面活性劑 1. 2g，水208. 8g，5000mg/L的聚合物90g配成0. 4%表活劑+1500mg/L聚合物的二元體系， 通過對(duì)單一體系及復(fù)配體系的界面張力及粘度的考察，從油水界面張力來看，研發(fā)的此類 表面活性劑對(duì)聚合物有較好適應(yīng)性；從驅(qū)油用二元體系來看，兩種化學(xué)劑有較好的協(xié)同作 用，表活劑對(duì)二元體系有明顯的增粘作用。
權(quán)利要求
一種三次采油用改性甜菜堿型兩性表面活性劑的制備方法，其特征在于是以亞硫酸氫鈉、環(huán)氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經(jīng)開環(huán)反應(yīng)、季銨化反應(yīng)，制得烷基羥基磺基甜菜堿型兩性表面活性劑，制備步驟如下1)3 氯 2 羥基丙烷磺酸鈉的制備將NaHSO3溶解于水中，當(dāng)溫度升到40℃時(shí)緩慢滴加等摩爾環(huán)氧氯丙烷至其中，加畢，繼續(xù)反應(yīng)7h后，冷卻析出白色晶體，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將其旋干，得3 氯 2 羥基丙烷磺酸鈉晶體備用；2)成鹽將步驟(1)制得的3 氯 2 羥基丙磺酸鈉與長鏈烷基叔胺按重量比1∶3 5的比例在甲醇中溶解，90℃下加熱回流8h，得到渾濁溶液，將此溶液旋轉(zhuǎn)旋去溶劑，得到最終產(chǎn)物烷基羥基磺基甜菜堿型兩性表面活性劑，結(jié)構(gòu)式如下表示FSA00000177852000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，改性甜菜堿型表面活性親油基團(tuán)原 料為十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷基叔胺、十八烷基叔胺中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于改性甜菜堿型表面活性中引入了羥基基團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所制備的改性甜菜堿型表面活性親水基團(tuán)為磺酸基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于整個(gè)反應(yīng)是在有機(jī)溶劑或者水中進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三次采油用改性甜菜堿型兩性表面活性劑的制備方法，該方法是以亞硫酸氫鈉、環(huán)氧氯丙烷、長鏈烷基叔胺為原料，經(jīng)開環(huán)反應(yīng)、季銨化反應(yīng)，制得兩性型驅(qū)油用表面活性劑。本發(fā)明的三次采油用兩性型驅(qū)油劑是一種改性甜菜磺酸型表面活性劑，因此具有比傳統(tǒng)表面活性劑性能更高的一種新型表面活性劑。此類表面活性劑具有四個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是方法經(jīng)典成熟；二是界面活性高；三是高效環(huán)保；四是普適性好。
文檔編號(hào)C09K8/584GK101891655SQ20101020696
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者嚴(yán)蘭, 孫煥泉, 宋新旺, 崔曉紅, 李振泉, 李秀蘭, 李青華, 王紅艷, 程玉橋, 郭淑鳳 申請(qǐng)人:程玉橋