一种支链牛磺酸钠表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种支链牛磺酸钠表面活性剂及其制备方法和应用，属于驱油剂领域。该支链牛磺酸钠表面活性剂的化学结构式如下：

Branched chain taurine sodium surfactant, preparation method and application thereof

The invention discloses a branched chain taurine sodium surfactant, a preparation method and an application thereof, belonging to the field of oil displacement agents. The chemical structure of the sodium branched surfactant is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种支链牛磺酸钠表面活性剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及驱油剂领域，特别涉及一种支链牛磺酸钠表面活性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
石油开采过程一般分为三个阶段，即一次采油、二次采油和三次采油。其中，一次采油和二次采油分别通过地层原始能量及注水开发等物理方法进行采油，通常可以采出30-40％质量分数的原油。而三次采油指的是油藏经一次采油和二次采油后，采用化学助剂，尤其是驱油剂来对油藏中的剩余原油进行开采的过程，一般可采出60-70％质量分数的原油。驱油剂是用以提高原油采收率的一种助剂，通常包括表面活性剂、碱、聚合物等。其中，表面活性剂作为驱油剂的主剂，其能降低油水界面张力，对大幅度提高原油采收率效果十分明显。研究表明，当油水界面张力降低到10-3数量级时，即油水界面张力降至超低范围时，原油采收率可以大幅提高。所以，提供一种能有效降低油水界面张力的表面活性剂对于提高原油采收率具有重要的意义。现有技术提供了一种直链脂肪醇醚羧基甜菜碱表面活性剂，其化学结构式如下所示：其中：R′的结构如下所示：R为直链烷基，其为C10H21、C11H23、C12H25、C13H27、C14H29、C16H33、C18H37、C20H41、C22H45或C24H47，n＝0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。专利技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有技术提供的表面活性剂为直链型，其降低油水界面张力的能力有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供了一种能使油水界面张力降至超低范围，即界面张力小于0.01mN/m，且性能稳定的支链牛磺酸钠表面活性剂及其制备方法和应用，具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种支链牛磺酸钠表面活性剂，该支链牛磺酸钠表面活性剂的化学结构式如下：其中，n和m均为整数，m＝n-2，n＝8-30。第二方面，本专利技术实施例提供了一种支链牛磺酸钠表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：向第一反应容器中加入格尔伯特酸和三氯化磷，在60-95℃条件下反应2-6小时，反应完毕后冷却至室温，分离出酰氯，放入第二反应容器，然后，向所述第二反应容器中滴加牛磺酸钠的水溶液和缚酸剂，反应7-10小时后，将反应体系的pH调至7-8.5并进行干燥，得到支链牛磺酸钠表面活性剂。所述格尔伯特酸与所述三氯化磷的摩尔比为2.5-3.5:1。所述格尔伯特酸的化学结构式如下：其中，R为烷基，分子式为ChH2h+1，h为8-30的整数。具体地，作为优选，所述牛磺酸钠为N-甲基牛磺酸钠。具体地，作为优选，所述N-甲基牛磺酸钠的质量浓度为10-50％，所述N-甲基牛磺酸钠与格尔伯特酰氯的摩尔比为0.5-1:1。具体地，作为优选，调节所述缚酸剂的用量，使所述第二反应容器中反应体系的pH为8-9。具体地，作为优选，所述缚酸剂为质量浓度为8-12％的氢氧化钠溶液。第三方面，本专利技术实施例提供了上述支链牛磺酸钠表面活性剂在制备驱油剂中的应用。第四方面，本专利技术实施例提供了驱油剂，包括上述的支链牛磺酸钠表面活性剂。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的支链牛磺酸钠表面活性剂，其化学结构如上所示，其带有支链，使得该支链牛磺酸钠表面活性剂能大幅度降低油水界面张力至0.01mN/m以下，且该牛磺酸钠表面活性剂性能稳定，将其应用于石油开采过程中作为驱油剂使用，能够显著提高原油采收率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1提供的格尔伯特二十四酸牛磺酸钠表面活性剂与京11断块原油间的界面张力关系示意图；图2是本专利技术实施例2提供的格尔伯特二十酸牛磺酸钠表面活性剂复配驱油剂与华北油田高30断块原油间的界面张力关系示意图；图3是本专利技术实施例3提供的格尔伯特二十八酸牛磺酸钠表面活性剂与京11断块原油间的界面张力关系示意图；图4是本专利技术实施例4提供的格尔伯特三十二酸牛磺酸钠表面活性剂与京11断块原油间的界面张力关系示意图；图5是本专利技术实施例5提供的包括实施例1的格尔伯特二十四酸牛磺酸钠表面活性剂的二元驱油体系的驱油效果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。专利技术人研究发现，表面活性剂在油水界面上排列的越紧密，其界面效率越高，降低油水界面张力的能力越强。当表面活性剂中含有支链时，将使得表面活性剂分子以更直立的空间姿态排列在油水界面上。此时，在链长合适的条件下，使其达到亲水亲油平衡，此时表面活性剂的排列将非常紧密，进而能够显著降低油水界面张力。而且，当表面活性剂含有支链时，其更耐盐，更易溶解，从而使其性能更加稳定。基于此，第一方面，本专利技术提供了一种支链牛磺酸钠表面活性剂，该支链牛磺酸钠表面活性剂的化学结构式如下：其中，n和m均为整数，m＝n-2，n＝8-30(例如n可为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)。其中，上述化学结构式中，CnH2n+1和CmH2m+1均可任选地为直链烷基。为了进一步提高该支链牛磺酸钠表面活性剂降低油水界面张力的能力及稳定性，优选CnH2n+1和CmH2m+1均为直链烷基。本专利技术实施例提供的支链牛磺酸钠表面活性剂，其化学结构如上所示，其带有支链，使得该支链牛磺酸钠表面活性剂能大幅度降低油水界面张力至0.01mN/m以下，且该牛磺酸钠表面活性剂性能稳定，将其应用于石油开采过程中作为驱油剂使用，能够显著提高原油采收率。第二方面，本专利技术实施例提供了一种支链牛磺酸钠表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：向第一反应容器中加入格尔伯特酸和三氯化磷，在60-95℃条件下反应2-6小时，反应完毕后冷却至室温(例如20-26℃)，分离出酰氯，放入第二反应容器，然后，向所述第二反应容器中滴加N-甲基牛磺酸钠的水溶液和缚酸剂，反应7-10小时后，将反应体系的pH调至7-8.5并进行干燥，得到支链牛磺酸钠表面活性剂。其中，格尔伯特酸与三氯化磷的摩尔比为2.5-3.5:1。格尔伯特酸的化学结构式如下：其中，R为烷基，分子式为ChH2h+1，h为8-30的整数。本专利技术实施例提供的上述制备方法，反应过程稳定且更易控制，利于得到高纯度、高收率且化学性质稳定的上述支链牛磺酸钠表面活性剂。其中，具有如上化学结构的格尔伯特酸可以通过现有技术提供的方法制备得到，例如可以参见田烈光的《格尔伯特醇及其衍生物》(发表于《合成润滑材料》，1997)中所述的方法制备本专利技术实施例期望的格尔伯特酸。通过调整格尔伯特酸中碳原子的数目，来相应调整该氧化胺表面活性剂的化学结构式中的n值。或者还可以通过商购得到，例如沙索(SASOL)化学有限公司生产的格尔伯特十二酸Isocarb12、格尔伯特二十四酸Isocarb24、格尔伯特二十八酸Isocarb28、格尔伯特三十二酸Isocarb32等，或者还可以购自深圳金腾龙贸易有限公司出售的各类格尔伯特酸产品。具体地，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支链牛磺酸钠表面活性剂，所述支链牛磺酸钠表面活性剂的化学结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种支链牛磺酸钠表面活性剂，所述支链牛磺酸钠表面活性剂的化学结构式如下：其中，n和m均为整数，m＝n-2，n＝8-30。2.权利要求1所述的支链牛磺酸钠表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：向第一反应容器中加入格尔伯特酸和三氯化磷，在60-95℃条件下反应2-6小时，反应完毕后冷却至室温，分离出格尔伯特酰氯，放入第二反应容器，然后，向所述第二反应容器中滴加牛磺酸钠的水溶液和缚酸剂，反应7-10小时后，将反应体系的pH调至7-8.5并进行干燥，得到支链牛磺酸钠表面活性剂；所述格尔伯特酸与所述三氯化磷的摩尔比为2.5-3.5:1；所述格尔伯特酸的化学结构式如下：其中，R为烷基，分子式为C...

【专利技术属性】
技术研发人员：时昌新，宋社民，任红梅，曾庆桥，王洪涛，赵良言，柏洁，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11