烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱制造技术

本发明专利技术涉及烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱表面活性剂、制备方法及其在油田驱油中的应用。主要解决目前生产技术中表面活性剂作为驱油剂在高温、高矿化度下驱油效果差，同时由于含碱，对地层及油井带来巨大伤害，腐蚀设备及输送管道，污染环境等问题。本发明专利技术通过采用如下式所示的的烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型表面活性剂，其中R为C8～C40的烃基，R1和R2独立取自C1~C4的亚烷基，a+b+c=0~100，x+y+z=1~100的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田驱油生产中。

【技术实现步骤摘要】
烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱
本专利技术涉及烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱表面活性剂、制备方法及其在油田驱油中的应用。
技术介绍
在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油膜被圈闭在油藏岩石的孔隙中，作用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力，如果选用合适的表面活性剂体系，降低油水间的界面张力，使储油层油水间的界面张力从20～30mN/m降至较低或超低值(10-3～10-4mN/m)，便能减少使剩余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而大幅提高驱油效率。采油表面活性剂应用的最多的还是石油磺酸盐，重烷基苯磺酸盐等炼油副产物改性的表面活性剂，这类表面活性剂的特点是取材广泛、价格低廉，但是对于高温、高矿化度的油藏来说，对一、二类油藏来说效果较好的表面活性剂则不能有效降低界面张力，并表现为化学结构易变，严重的色谱分离等等，不能胜任。在同一个分子中引入多个活性官能团的新型甜菜碱表面活性剂，可大大提高表面活性，而且可能会产生协同作用，增加抗盐性。甜菜碱表面活性剂具有以下几个方面特点：（1）具有等电点，在pH值低于等电点表现为阳离子表面活性剂的性能，而在pH值高于等电点表现为阴离子表面活性剂的性质。（2）几乎可以同所有类型的表面活性剂进行复配。（3）低毒，刺激小，无公害。（4）极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性。（5）良好的乳化性和分散性。（6）可以吸附在带有正电荷或负电荷的物质表面，而不产生憎水薄层，具有很好的润湿性和发泡性。（7）良好的生物降解性。由于甜菜碱表面活性剂性能优异，对于环境保护要求日益严峻的今天，越来越重视甜菜碱表面活性剂的研究和开发工作，近年来一直呈现上升趋势，表面活性剂的品种也逐渐增加。在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油膜被圈闭在油藏岩石的孔隙中，作用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力，如果选用合适的表面活性剂体系，降低油水间的界面张力，使储油层油水间的界面张力从20～30mN/m降至较低或超低值(10-3～10-4mN/m)，便能减少使剩余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而大幅提高驱油效率。专利CN.102294196A用脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯无规或嵌段聚醚和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠反应得到甜菜碱两性表面活性剂；专利U.S.4216097提供了一种磺酸基甜菜碱的制备方法。但是，现有的表面活性剂在高盐高温油层的驱油效率有待提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中表面活性剂存在高温、高盐条件下驱油效率低的问题，提供一种新的甜菜碱表面活性剂，该表面活性剂具有在高温、高盐条件下驱油效率高的特点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的甜菜碱表面活性剂的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三是技术问题之一所述甜菜碱表面活性剂在油田驱油中的应用。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种烃基胺聚氧乙烯醚磺酸盐型甜菜碱表面活性剂，其结构如下所示：其中R为C8～C40的烃基，R1和R2独立取自C1~C4的亚烷基，a+b+c=0~100，x+y+z=1~100。上述技术方案中优选a+b+c=2～30，更优选为a+b+c＝8~18；所述烃基R优选C8～C25的烃基，更优选C12～C14的烃基；优选x+y+z=1~20，更优选为x+y+z＝2~10。作为最优选的技术方案：R为C12～C14的烃基、a+b+c＝8~12、x+y+z=2～8。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：上述技术问题之一所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：a）将RN(CH2CH2OH)2与苯甲酰氯反应，得到苯甲酸酯封端叔胺：RN(CH2CH2OOCC6H5)2；b）苯甲酸酯封端叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐反应得到如式（I）所示的表面活性剂前体I；（I）c)在碱性条件下水解表面活性剂前体I得到如式II所示的表面活性剂前体II；（II）d）表面活性剂前体II在碱性催化剂作用下，依次与所需量环氧乙烷、环氧丙烷反应得到所述烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐表面活性剂。上述技术方案中，步骤a）中RN(CH2CH2OH)2与苯甲酰氯的摩尔比优选为1：（2~5），反应温度优选为20~150℃，反应时间优选为4-~12小时。步骤b）中苯甲酸酯封端叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐的摩尔比优选为1:(1～4)，反应温度优选为30~80℃，反应时间优选为6～18小时，反应优选pH为8~9的条件下进行。步骤b）优选在极性溶剂中进行。采用DMSO或水中的至少一种，最好是DMSO与水的混合物。步骤d）所述碱性催化剂优选为碱金属氢氧化物、碱土金属的氢氧化物或碱土金属的氧化物中的至少一种，更优选氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。步骤d）中所述反应温度优选为80～180℃更优选为85～160℃。为解决本专利技术技术问题之三本专利技术采用的技术方案如下：上述技术问题之一所述甜菜碱表面活性剂在油田驱油中的应用。上述技术方案中，所述应用的具体方法可以为将以重量份数计包括本专利技术技术问题之一所述表面活性剂1份与水100~2000份的驱油剂注入含油地层。其中采用的水可以是去离子水、河水、地下水、海水，优选为总矿化度范围为10000~50000mg/L、Ca2++Mg2+为500~2000mg/L的水，出于施工方便、节约水资源等方面的考虑，更优选为油田注入水，例如本专利技术实施例采用的胜利油田胜坨二区注入水。本专利技术的技术关键在于表面活性剂采用了新型两性甜菜碱表面活性剂，其中的丙磺酸盐基团位于两个氧乙烯链段中间，与现有技术中两性表面活性剂相比，本专利技术采用的表面活性剂大大提高了抗盐、抗钙镁能力，因而可用于高矿化度、较高温度的油层驱油，具有很高的理论意义，并且具有广泛的应用前景及实际意义。本专利技术表面活性剂在的胜利油田胜坨二区地层温度85℃、矿化度16000～32000mg/L、Ca2＋、Mg2＋浓度为450～890mg/L的条件下仍可以与原油形成10-3mN/m数量级的超低界面张力，从而驱动原油，提高采收率10%以上，取得了较好的技术效果。下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述。具体实施方式【实施例1】1.表面活性剂制备a）在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C18H37N(CH2CH2OH)2（1摩尔）与及5摩尔吡啶，搅拌下加热到70℃，滴液漏斗用1小时滴加苯甲酰氯（2.2摩尔），滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，过滤除去吡啶盐酸盐得到滤液，用旋转蒸发仪蒸除滤液中的吡啶，得到的残液，用等体积5wt%碳酸钠洗涤，干燥后得到苯甲酸酯封端叔胺：C18H37N(CH2CH2OOCC6H5)2，收率为88%。b）将步骤a)所得C18H37N(CH2CH2OOCC6H5)2（1摩尔）加入到装有搅拌装置和温度计反应器中，加入280克DMSO和40克水，加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠（1.3摩尔）在80℃反应8小时，反应过程中用10wt%碳酸钠水溶液滴加到反应体系中维持反应体系的pH为8，得到含表面活性剂前体I的反应混合物。c）将步骤b)反应混合物加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入3摩尔氢氧化钠在100℃搅拌下反应8小时，降至室温，用10本文档来自技高网...

【技术保护点】
烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱表面活性剂，其结构如下所示： 其中R为C8～C40的烃基，R1和R2独立取自C1~C4的亚烷基，a+b+c=0~100，x+y+z=1~100。

【技术特征摘要】
1.烃基胺聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚磺酸盐型甜菜碱表面活性剂，其结构如下所示：其中R为C8～C40的烃基，R1和R2独立取自C1～C4的亚烷基，a+b+c＝0～100，x+y+z＝1～100，其中c≠0，z≠0,a+b+c≠0。2.根据权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂，其特征在于a+b+c＝＝2～30。3.根据权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂，其特征在于x+y+z＝1～20。4.根据权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂，其特征在于所述烃基为C8～C25烃基。5.权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：a)将RN(CH2CH2OH)2与苯甲酰氯反应，得到苯甲酸酯封端叔胺：RN(CH2CH2OOCC6H5)2；b)苯甲酸酯封端叔胺与3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐反应得到如式(I)所示的表面活性剂前体I；c)在碱性条件下水解表面活性剂前体I得到如式II所示的表面活性剂前体II；d)表面活性剂前体II在碱性催化剂作用下，依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉辉，沙鸥，张卫东，李慧琴，吴国英，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11