甜菜堿表面活性劑、制備方法及在強(qiáng)化采油中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及甜菜堿表面活性劑、制備方法及在強(qiáng)化采油中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)多數(shù)油田現(xiàn)如今處于高含水期開采階段，仍有六成以上的石油"留守"地下。 而且，注水開發(fā)的油田大多數(shù)都進(jìn)入高含水、高采出程度的"雙高"階段，"多井低產(chǎn)"的問題 難以回避。若把井下剩余石油開采出來，相當(dāng)于我國(guó)的可采儲(chǔ)量增加一倍以上。因此，發(fā)展 三次采油是我國(guó)石油開采的必經(jīng)之路。
[0003] 所謂三次采油，是對(duì)比一次采油、二次采油而言的。通俗地講，在石油開采初期，只 是利用地層的天然能量開采石油，稱為一次采油，其采收率僅為10%左右。通過向地層補(bǔ)充 能量來開采石油的方法，如注水、注氣等，稱為二次采油。目前世界上已有大量油田采用二 次采油方法，但采收率一般也只能達(dá)到25%到40%左右。三次采油，則是利用物理、化學(xué)和 生物等手段，繼續(xù)開采地下剩余的石油，以此提高原油采收率的方法。
[0004] 在三次采油技術(shù)手段中，復(fù)合驅(qū)已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，并且實(shí)踐證明此技術(shù) 可以較好的提高原油采收率。其中活性劑（包括表面活性劑和堿）由于具有降低油水界面 張力等作用，使聚合物驅(qū)后地下的殘余油（油膜、盲端油等）重新啟動(dòng)，從而提高采收率。
[0005] 根據(jù) Er=Ev * Ed 其中民表示采收率，％ ;EV表示波及系數(shù)，％ ;Ed為洗油效率，％。因此提高采收率， 必須提高波及系數(shù)及洗油效率。而表面活性劑的性質(zhì)則直接決定了實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)合驅(qū)油劑 的洗油效率。因此開發(fā)新型的表面活性劑對(duì)于我國(guó)三次采油產(chǎn)業(yè)具有極為重要的意義。目 前，在普通油藏(一、二類油藏）中已經(jīng)有表面活性劑被成功應(yīng)用（CN1458219A)，采油表面活 性劑應(yīng)用的最多的還是石油磺酸鹽，重烷基苯磺酸鹽等煉油副產(chǎn)物改性的表面活性劑，這 類表面活性劑的特點(diǎn)是取材廣泛、價(jià)格低廉，但是對(duì)于高溫、高礦化度的油藏來說，對(duì)一、二 類油藏來說效果較好的表面活性劑則不能有效降低界面張力，并表現(xiàn)為化學(xué)結(jié)構(gòu)易變，嚴(yán) 重的色譜分離等等，不能勝任。在同一個(gè)分子中引入多個(gè)活性官能團(tuán)的新型表面活性劑，可 大大提高表面活性，而且可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，增加抗鹽性。
[0006] 在油田進(jìn)入高含水期后，剩余油以不連續(xù)的油膜被圈閉在油藏巖石的孔隙中，作 用于油珠上的兩個(gè)主要力是粘滯力和毛細(xì)管力，如果選用合適的表面活性劑體系，降低油 水間的界面張力，使儲(chǔ)油層油水間的界面張力從20?30mN/m降至較低或超低值（KT 3? I(TWm)，便能減少使剩余油移動(dòng)時(shí)油珠變形所帶來的阻力，從而大幅提高驅(qū)油效率。專利 U. S. Pat. No. 6258859B1提供一種烴基胺聚氧乙烯醚羧酸鹽，其水溶性和抗鹽性有所提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中表面活性劑存在高溫、高鹽條件下 驅(qū)油效率低的問題，提供一種新的甜菜堿表面活性劑，該表面活性劑具有在高溫、高鹽條件 下驅(qū)油效率高的特點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對(duì)應(yīng)的甜菜 堿表面活性劑的制備方法。
[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之三是技術(shù)問題之一所述甜菜堿表面活性劑在油田 驅(qū)油中的應(yīng)用。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：甜菜堿表面活性劑，其結(jié) 構(gòu)如式（I)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 甜菜堿表面活性劑，其結(jié)構(gòu)如式（I)所示：
其中R為C8?C4Q的烴基，Ri和R2獨(dú)立取自C1?C4的亞烷基，n+m=2?100, x=l?100。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿表面活性劑，其特征在于n+m=2~20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿表面活性劑，其特征在于x=l~20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甜菜堿表面活性劑，其特征在于所述R為C8~C25烴基。
5. 權(quán)利要求1所述的甜菜堿表面活性劑的制備方法，包括以下步驟： a) RNH2與所需量環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到烴基聚氧乙烯醚叔胺；反應(yīng)溫度優(yōu)選為80? 180°C，壓力優(yōu)選為0?0? 80MPa(表壓）； b) 在酸性催化劑存在下3-氯-2-羥基丙磺酸或者3-氯-2-羥基丙磺酸的堿金屬鹽 與所需量的環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到3-氯-2-(聚氧乙烯基)丙磺酸或者3-氯-2-(聚氧乙烯基） 丙磺酸堿金屬鹽；反應(yīng)溫度優(yōu)選20?100°C，壓力優(yōu)選0?0? 80MPa(表壓）； c) 將步驟a)所得烴基聚氧乙烯醚叔胺溶解到C6~C8芳烴中，加入堿金屬氫氧化物或堿 土金屬氫氧化物中的至少一種堿，所述烴基聚氧乙烯醚叔胺與所述堿的摩爾比為1: (1? 3)，在30?60°C下堿化0. 5?3小時(shí)，加入上述3-氯-2-(聚氧乙烯基）丙磺酸或者是 3-氯-2-(聚氧乙烯基）丙磺酸堿金屬鹽，其中所述烴基聚氧乙烯醚叔胺與3-氯-2-羥基 丙磺酸或者是3-氯-2-(聚氧乙烯基)丙磺酸堿金屬鹽的摩爾比為1: (1?4)，攪拌下反應(yīng) 溫度為3(T80°C，反應(yīng)時(shí)間為6?18小時(shí)得到所述甜菜堿表面活性劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的甜菜堿表面活性劑的制備方法，其特征是當(dāng)n+m=2時(shí)所述步 驟a)不外加催化劑的情況下反應(yīng)得到烴基聚氧乙烯醚叔胺。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的甜菜堿表面活性劑的制備方法，其特征是當(dāng)n+m> 2時(shí)所述 步驟a)首先在不外加催化劑的情況下每摩爾烴基伯胺與2摩爾環(huán)氧乙烷反應(yīng)，然后再在堿 性催化劑的存在下與所需余量的環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到烴基聚氧乙烯醚叔胺。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的甜菜堿表面活性劑的制備方法，其特征是酸性催化劑為三氟 化硼或五氯化銻中至少一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的甜菜堿表面活性劑的制備方法，其特征是所述堿性催化劑為 堿金屬氫氧化物或堿土金屬氫氧化物中的至少一種。
10.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的甜菜堿表面活性劑在油田強(qiáng)化采油中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種烴基胺聚氧乙烯醚磺酸鹽型甜菜堿表面活性劑、制備方法以及在油田強(qiáng)化采油中的應(yīng)用。主要解決目前生產(chǎn)技術(shù)中表面活性劑作為驅(qū)油劑在高溫、高礦化度下驅(qū)油效果差，同時(shí)由于含堿，對(duì)地層及油井帶來巨大傷害，腐蝕設(shè)備及輸送管道，污染環(huán)境等問題。發(fā)明通過采用甜菜堿表面活性劑，其結(jié)構(gòu)如式（I）所示，其中R為C8～C40的烴基，R1和R2獨(dú)立取自C1~C4的亞烷基，n+m=2~100，x=1~100的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于油田的強(qiáng)化采油生產(chǎn)中。（I）
【IPC分類】C08G65-28, C08G65-26, C08G81-00, C09K8-584
【公開號(hào)】CN104559988
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310514374
【發(fā)明人】王輝輝, 沈之芹, 張慧, 何秀娟, 翟曉東
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月28日