一种驱油用表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术创造提供了一种驱油用表面活性剂，所述表面活性剂为阴非表面活性剂，其分子结构通式为：其中R为C5～C20烃基中的一种；x的取值范围为1～10的任意整数；M为一价阳离子，为Li+、Na+、K+、NH4+中的一种。相对于现有技术，本发明专利技术创造所述的阴非表面活性剂可作为三次采油复合化学驱用驱油剂，具有以下优势：本发明专利技术制备的阴非表面活性剂其单剂溶液以及聚/表二元体系的油水界面张力值均在10‑3mN/m数量级，符合三次采油复合化学驱对所使用的表面活性剂的界面张力标准要求，解决了现有化学驱驱油技术中高温高盐油藏复配表面活性剂存在的色谱分离问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于三次采油化学驱油提高采收率领域，尤其是涉及一种一种驱油用同时具有阴离子和非离子特性的表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
采用表面活性剂的化学复合驱油技术可大幅度提高原油采收率。表面活性剂的作用是降低储油层油水间的界面张力，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。阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂在国内外三次采油中应用最广泛，阴离子表面活性剂界面活性高，在地层中吸附量小，但其耐盐性和抗水硬性能较差；非离子表面活性剂虽然有着较好的耐盐、耐硬水能力，但对温度敏感，不能满足高温、高盐油藏要求，且对环境有一定的污染。在实际应用中，通过将非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂进行复配来解决阴离子表面活性剂耐盐性差和非离子表面活性剂耐温性差的问题，是目前油田最普遍应用的方法。随着复配表面活性剂在三次采油技术中的广泛应用，暴露出了以下问题：由于驱油体系为复配化合物，通常含有多种(两种以上)阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，在注入过程中驱油体系被地层逐级吸附，容易出现色谱分离的问题，从而降低了驱油体系的有效物含量和驱油效率。阴非离子表面活性剂近年来一直是三次采油领域研究的热点之一，由于其分子结构中将两种不同性质的阴离子基团和非离子基团设计在同一个表面活性剂分子中，使其兼具阴离子和非离子表面活性剂的优点，优势互补，界面性能优良，可以在很宽的浓度范围内使得油水界面张力保持超低值。尤其对于聚/表二元驱体系，由于没有碱的存在不但避免了油层的堵塞、结垢和腐蚀等问题，而且能与原油形成超低界面张力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在针对高温、高盐油藏，无碱使用条件下应用的表面活性剂驱油体系，提出一种驱油用同时具有阴离子和非离子特性的阴非表面活性剂及其制备方法，以解决现有化学驱油技术中高温高盐油藏复配表面活性剂存在的色谱分离问题。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种驱油用表面活性剂，所述表面活性剂为阴非表面活性剂，其分子结构通式为：其中R为C5～C20烃基中的一种；x的取值范围为1～10的任意整数；M为一价阳离子，为Li+、Na+、K+、NH4+中的一种。进一步的，R为C10～C16烷基中的一种；x为3～8之间的任意整数。本专利技术还提供一种所述的驱油用表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：(1)烷基酸甲酯的酰胺化反应：将烷基酸甲酯和乙醇胺按照所需配比与一定量的氢氧化钠溶液混合，在氮气保护环境下，压力控制在0.3MPa以下，反应温度65～80℃，反应时间3～4h，并排出甲醇，反应得到烷基乙醇酰胺；(2)烷基乙醇酰胺的磺化反应：将步骤(1)得到的烷基乙醇酰胺与三氧化硫按所需配比在45～55℃温度下反应，氮气保护，压力控制在0.3MPa以下，反应时间4～6h，通入氮气排除未反应的SO3气体，得到烷基酰胺乙氧基磺酸；(3)烷基酰胺乙氧基磺酸的中和反应：将步骤(2)得到的烷基酰胺乙氧基磺酸缓慢加入到碱液中，恒温50℃充分反应，调节pH值至中性，得到烷基酰胺乙氧基磺酸盐；(4)烷基酰胺乙氧基磺酸盐的加合反应：将步骤(3)得到的烷基酰胺乙氧基磺酸盐与环氧乙烷按所需配比与一定量的催化剂氢氧化钠混合，反应温度130℃，压力控制在5～8MPa，反应6～8h，得到同时含有聚氧乙烯醚和乙氧基磺酸盐两种基团的烷基酰胺。进一步的，所述步骤(1)中烷基酸甲酯和乙醇胺摩尔比为1:(1～1.5)，氢氧化钠用量为烷基酸甲酯质量的0.2～3％。进一步的，所述步骤(2)中烷基乙醇酰胺与三氧化硫的摩尔比1:(1.2～2)。进一步的，所述步骤(4)中加入氢氧化钠的质量为烷基酰胺乙氧基磺酸盐质量的0.5～3％。本专利技术还包括所述的驱油用表面活性剂的鉴别方法，所述鉴别方法中关于表面活性剂离子性的鉴别包括如下步骤：(1)指示剂溶液配制：将含有0.1g/L溴代米迪嗡和0.05g/L二硫化蓝VN150的乙醇硫酸溶液混合作为混合指示剂溶液；(2)试验方法：取少量待测表面活性剂样品溶于少量水中，分成两份，把一份溶液的pH值调到1，另一份调到11，然后各加入10mL混合指示剂溶液和10mL氯仿，充分摇动后静置分层，观察氯仿层的颜色，若试验结果为两份溶液的氯仿层都显示粉红色，表明该表面活性剂显示阴离子性。进一步的，所述鉴别方法中关于表面活性剂非离子性的鉴别包括如下步骤：(1)指示剂溶液配制：将174g硫氰酸铵和28g硝酸钴溶解于1L蒸馏水中，配制得硫氰酸钴试剂；(2)试验方法：取1％的待测表面活性剂水溶液5mL，加入5mL硫氰酸钴试剂中，摇动使充分混合，放置2h后观察溶液颜色变化，若试验结果显示溶液颜色为蓝色，表明有聚氧乙烯型表面活性剂存在，该表面活性剂显示非离子性。相对于现有技术，本专利技术创造所述的阴非表面活性剂可作为三次采油复合化学驱用驱油剂，具有以下优势：(1)本专利技术的制备方法制备的阴非表面活性剂和大港油田港西三区聚合物驱现场使用的聚合物(聚丙烯酰胺)具有良好的油藏匹配性，与聚丙烯酰胺作为聚/表二元驱驱油体系具有较好的界面活性；(2)本专利技术制备的阴非表面活性剂其单剂溶液以及聚/表二元体系的油水界面张力值均在10-3mN/m数量级，符合三次采油复合化学驱对所使用的表面活性剂的界面张力标准要求，解决了现有化学驱驱油技术中高温高盐油藏复配表面活性剂存在的色谱分离问题。具体实施方式除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本专利技术，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。在说明书和权利要求书中使用的，单数型“一个”和“这个”包括复数参考，除非上下文另有清楚的表述。例如，术语“(一个)细胞”包括复数的细胞，包括其混合物。所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。为了更好理解上述技术方案，下面结合实施例进行详细说明。实施例1：制备聚氧乙烯醚(x＝3)-乙氧基磺酸钠-癸烷酰胺，具体步骤如下：(1)癸烷酸甲酯的酰胺化反应：向装有冷凝装置、搅拌装置和控温装置的四口密闭反应器中依次加入0.5g氢氧化钠、200g癸烷酸甲酯、61g乙醇胺和50g蒸馏水，搅拌升温至70℃，氮气保护，压力控制在0.3MPa以下,反应3～4h后，抽真空冷凝回收甲醇，所得产物即为癸烷乙醇酰胺；(2)癸烷乙醇酰胺的磺化反应：将步骤(1)得到的癸烷乙醇酰胺全部转入控温喷射反应器内，氮气保护，压力控制0.3MPa以下，1.2mol液体三氧化硫气化后以3～5mL/s的速度喷射入反应器，循环水冷却，温度维持在45～55℃，反应5h后充入氮气排除多余SO3气体，所得产物即为癸烷酰胺乙氧基磺酸；(3)癸烷酰胺乙氧基磺酸的中和反应：将氢氧化钠溶液缓慢加入到步骤(2)得到的产物中，恒温50℃搅拌，反应6h后调节pH值至中性，得到癸烷酰胺乙氧基磺酸钠；(4)癸烷酰胺乙氧基磺酸钠的加合反应：将步骤(3)得到的癸烷酰胺乙氧基磺酸钠转入高温高压密闭反应釜，加入5g氢氧化钠和50g蒸馏水，启动搅拌装置，氮气保护，通入3mol环氧乙烷，升温至130℃，压力控制在5MPa，反应5h，得到聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱油用表面活性剂，其特征在于：所述表面活性剂为阴非表面活性剂，其分子结构通式为：其中R为C5～C20烃基中的一种；x的取值范围为1～10的任意整数；M为一价阳离子，为Li+、Na+、K+、NH4+中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种驱油用表面活性剂，其特征在于：所述表面活性剂为阴非表面活性剂，其分子结构通式为：其中R为C5～C20烃基中的一种；x的取值范围为1～10的任意整数；M为一价阳离子，为Li+、Na+、K+、NH4+中的一种。2.根据权利要求1所述的驱油用表面活性剂，其特征在于：R为C10～C16烷基中的一种；x为3～8之间的任意整数。3.权利要求1所述的驱油用表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)烷基酸甲酯的酰胺化反应：将烷基酸甲酯和乙醇胺按照所需配比与一定量的氢氧化钠溶液混合，在氮气保护环境下，压力控制在0.3MPa以下，反应温度65～80℃，反应时间3～4h，并排出甲醇，反应得到烷基乙醇酰胺；(2)烷基乙醇酰胺的磺化反应：将步骤(1)得到的烷基乙醇酰胺与三氧化硫按所需配比在45～55℃温度下反应，氮气保护，压力控制在0.3MPa以下，反应时间4～6h，通入氮气排除未反应的SO3气体，得到烷基酰胺乙氧基磺酸；(3)烷基酰胺乙氧基磺酸的中和反应：将步骤(2)得到的烷基酰胺乙氧基磺酸缓慢加入到碱液中，恒温50℃充分反应，调节pH值至中性，得到烷基酰胺乙氧基磺酸盐；(4)烷基酰胺乙氧基磺酸盐的加合反应：将步骤(3)得到的烷基酰胺 乙氧基磺酸盐与环氧乙烷按所需配比与一定量的催化剂氢氧化钠混合，反应温度130℃，压力控制在5～8MPa，反应6～8h，得到同时含有聚氧乙烯醚和乙氧基磺酸盐两种基团的烷基酰胺。4.根据权利要求3所述的驱油用表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：程静，葛红江，雷齐玲，杨卫华，雷齐松，王瑀，
申请(专利权)人：大港油田集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12