一种表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种表面活性剂及其制备方法和应用。该表面活性剂包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、阳离子表面活性剂、表面活性剂助剂，质量分数分别为45％-65％、20％-35％、10％-20％；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的分子式为：CnH2n+1-(CH2CH2O)m-SO3Na，n为12-15的任意整数，m为2-5的任意整数。本发明专利技术还提供了上述表面活性剂的制备方法以及该表面活性剂在碳酸盐岩油藏三次采油中的应用。该表面活性剂单独使用，无须加碱，对地层和油井没有伤害，其制成的洗油体系可有效地改变岩石表面润湿性，将吸附在碳酸盐岩表面的原油剥离下来，洗油效率达到60％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种表面活性剂及其制备方法和应用
本专利技术属于油田化学领域，具体涉及一种表面活性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
碳酸盐岩油藏的储量约占世界探明油气储量的一半以上，产量占60％以上，其开发至关重要。我国碳酸盐岩油气资源丰富，在四川、塔里木、鄂尔多斯、柴达木等盆地均发现碳酸盐岩油气藏。碳酸盐岩油藏一般都存在天然裂缝，且孔隙度低，渗透率低，加之许多碳酸岩盐油藏的岩石润湿性为油湿/混合润湿。此外，与砂岩不同，碳酸盐岩表面带有正电荷，采用常规阴离子型表面活性剂应用效果较差。国外比我国早20年左右就开始对碳酸盐岩三次采油进行研究，我国碳酸盐岩油藏在进行二次开发后，仍有大量的残油滞留在地层中，因此碳酸盐岩三次采油技术逐渐得到广泛重视，但是关于利用表面活性剂驱提高采收率的研究依旧甚少。目前大部分油田使用的表面活性剂是阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂的复配物，并且在使用中加入碱，以降低油/水界面张力。由于阴阳离子表面活性剂等比例混合时容易产生沉淀，从而导致阴阳离子表面活性剂混合体系不仅在实际应用中难以实施，而且相关理论研究也比较滞后。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种表面活性剂，该表面活性剂可单独使用，无须加碱，对地层没有伤害，且性能稳定，在高温高盐条件下，对碳酸盐岩油砂具有优良的洗油效率和抗吸附能力。本专利技术的另一目的是提供上述表面活性剂的制备方法。本专利技术的又一目的是提供上述表面活性剂在碳酸盐岩油藏三次采油中的应用。为达到上述目的，本专利技术提供了一种表面活性剂，其包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、阳离子表面活性剂、表面活性剂助剂，质量分数分别为45％-65％、20％-35％、10％-20％；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的分子式为：CnH2n+1-(CH2CH2O)m-SO3Nan为12-15的任意整数，m为2-5的任意整数。在上述表面活性剂中，优选地，所述阳离子表面活性剂为季铵盐型表面活性剂和季胺碱型表面活性剂中的一种或多种的组合。进一步优选为十二烷基三甲基溴化铵。在上述表面活性剂中，优选地，所述表面活性剂助剂为醇类和醚类中的一种或多种的组合。在上述表面活性剂中，优选地，所述醇类为己醇或环己六醇，所述醚类为乙二醇单丁醚或二乙二醇单丁醚。本专利技术另外提供了上述表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：将摩尔比1:1-1:1.2的脂肪醇聚氧乙烯醚和金属钠加入甲苯中，升温至100-120℃后反应3-6h，然后加入2-氯乙基磺酸钠，在50-70℃下反应4-8h，2-氯乙基磺酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:1-1:1.5；反应结束后蒸除甲苯，加入无水乙醇，回流30min，进行过滤，滤液冷却后析出的固体为脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐；将脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、阳离子表面活性剂和表面活性剂助剂，按照质量分数为45％-65％、20％-35％、10％-20％的比例混合，得到所述表面活性剂。在上述制备方法中，所述过滤的操作为热过滤。在上述制备方法中，优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚和金属钠加入甲苯中后，升温的温度为115℃，反应的时间为4h。在上述制备方法中，优选地，该方法还包括对所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐进行重结晶纯化的步骤。本专利技术还提供了上述表面活性剂在碳酸盐岩油藏三次采油中的应用，其是将上述表面活性剂和水配制成浓度为0.1-0.25wt％的洗油体系，用于碳酸盐岩油藏三次采油。在上述应用中，优选地，所述洗油体系的浓度为0.15wt％。在上述应用中，优选地，所述水为油田注入清水或污水，其矿化度为0-24.6×104mg/L。阴阳离子表面活性剂混合体系水溶液具有很多异常性质，如阴阳离子表面活性剂在水溶液中存在着强烈静电作用和疏水性碳链间的相互作用，可以促进两种不同电荷表面活性剂离子间的缔合，在溶液中很容易形成胶束，产生比单一表面活性剂更高的表面活性。另一方面表面活性剂体系可以有效地改变油层表面的润湿性，体系中阳离子表面活性剂通过与吸附在岩石表面上带负电的羧酸类物质静电作用形成离子对，使其脱附下来，使油润湿表面改变为中性润湿或水润湿表面，降低原油在固体表面的粘附功，从而有利于原油的剥离。阴、阳离子表面活性剂混合溶液对原油还具有增溶作用，可以进一步将粘附在岩层上的原油下，提高原油采收率。本专利技术提供的表面活性剂是一种阴阳离子表面活性剂混合体系，其使用的阴离子表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐型表面活性剂)为阴-非离子表面活性剂。本专利技术提供的表面活性剂单独使用，无须加碱，对地层和油井没有伤害，对原油的后期处理影响较小，且可耐140℃的高温和24.6×104mg/L的矿化度。由其配制成的洗油体系，在温度为140℃，矿化度为24.6×104的条件下，仍可有效地改变岩石表面润湿性，将吸附在碳酸盐岩表面的原油剥离下来，使之溶解于油相，促进水的渗吸过程，可使油砂的洗油效率达到60％。本专利技术提供的表面活性剂具有生物降解性能好，抗高温高盐、可以不加碱复配等特点；不但克服了碱对地层和油井的巨大伤害，也避免了后续处理工序；本专利技术提供的表面活性剂在使用时，即使在很低的浓度下，仍能使洗油效率达到60％之上；将其应用到三次采油中，可有效地启动油层中的剩余油，提高原油采油率。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例中使用的部分试剂和测试仪器如下：使用试剂：测试仪器：ZR-2中间容器海安县石油科研仪器有限公司电热鼓风干燥箱上海恒科学仪器有限公司实施例1本实施例提供了一种脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐，具体制备步骤为：在250mL三颈烧瓶中加入12.89g(0.03mol)十二醇聚氧乙烯醚和0.81g金属钠，加入25mL甲苯作溶剂，开启搅拌，在N2的保护下，迅速升温至115℃回流反应4h，制得醇钠；加入2-氯乙基磺酸钠(2-氯乙基磺酸钠与十二醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:1.2)，在60℃下反应7h；旋转蒸发除去甲苯，加入无水乙醇120mL，80℃回流30min，抽滤，滤液冷却，结晶析出产物十二醇聚氧乙烯醚磺酸钠(AESO)；重结晶3次，80℃下烘干，称量，产率为80％。实施例2本实施例提供了一种表面活性剂以及一种洗油体系。该表面活性剂的制备步骤为：将实施例1合成的十二醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、己醇按质量分数为60％、30％、10％的比例充分混合，制得表面活性剂；该洗油体系的制备步骤为：将上述表面活性剂加入适量水中，加热搅拌60min，使其充分溶解，然后加入地层水配制成浓度为0.15wt％的溶液，搅拌30min后得到洗油体系①。实施例3本实施例提供了一种表面活性剂以及一种洗油体系。该表面活性剂的制备步骤为：将实施例1合成的十二醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、己醇按质量分数为55％、30％、15％的比例充分混合，制得表面活性剂；该洗油体系的制备步骤为：将上述表面活性剂加入适量水中，加热搅拌60min，使其充分溶解，继续加入地层水配制成浓度为0.15wt％的溶液，搅拌30min后得到洗油体系②。实施例4本实施例提供了一种表面活性剂以及一种洗油体系。该表面活性剂的制备步骤为：将实施例1合成的十二醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、己本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面活性剂，其包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、阳离子表面活性剂、表面活性剂助剂，质量分数分别为45％‑65％、20％‑35％、10％‑20％；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的分子式为：CnH2n+1‑(CH2CH2O)m‑SO3Nan为12‑15的任意整数，m为2‑5的任意整数。

【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂，其包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、阳离子表面活性剂、表面活性剂助剂，质量分数分别为45％-60％、30％-35％、10％-20％；其中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐为十二醇聚氧乙烯醚磺酸钠；所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵；所述表面活性剂助剂为己醇。2.权利要求1所述的表面活性剂的制备方法，其包括以下步骤：将摩尔比1:1-1:1.2的脂肪醇聚氧乙烯醚和金属钠加入甲苯中，升温至100-120℃后反应3-6h，然后加入2-氯乙基磺酸钠，在50-70℃下反应4-8h，2-氯乙基磺酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1:1-1:1.5；反应结束后蒸除甲苯，加入无水乙醇，回流30min，进行过滤，滤液冷却后析出的固体为脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭继香，余子敬，赵海洋，王雷，吴文明，杨祖国，欧阳冬，丁保东，邢钰，李淑杰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11