增溶原油能力强的组合表面活性剂及低成本制备方法技术

本发明专利技术涉及一种增溶原油能力强的组合表面活性剂及低成本制备方法，主要解决现有技术中作为驱油剂体系主要组成的表面活性剂存在对原油增溶能力差、界面活性低、由于纯化导致的制备成本高的问题。本发明专利技术通过采用包括式(1)所示的阳离子表面活性剂、式(2)所示的烷基酚或芳香醇或芳香胺聚醚羧酸盐阴离子表面活性剂、短碳链醇和盐形成的增溶原油能力强的组合表面活性剂；R

【技术实现步骤摘要】
增溶原油能力强的组合表面活性剂及低成本制备方法
本专利技术涉及一种增溶原油能力强的组合表面活性剂及低成本制备方法。
技术介绍
表面活性剂作为化学驱的一个重要组成，根据其化学组成及分子结构不同，可以分为离子型与非离子型两大类。目前三次采油研究中所用表面活性剂的种类以阴离子型最多，其次是非离子型和两性离子型，应用最少的是阳离子型。美孚石油公司的专利US3927716、US4018281、US4216097相继报道了采用碱水驱油、表面活性剂或碱水驱油及使用两性离子表面活性剂驱油的结果，采用的两性离子表面活性剂为不同链长的羧酸或磺酸盐型甜菜碱表面活性剂，在总矿化62000～160000mg/L，钙镁离子1500～18000mg/L的模拟盐水中，对德克萨斯南部原油的界面张力达10-1～10-4mN/m。使用阳离子表面活性剂的亦有报道，如中国专利CN1528853、CN1817431、CN1066137等相继报道了双酰胺型阳离子型、含氟阳离子型及含吡啶基阳离子双子表面活性剂，但由于阳离子具有吸附损耗大、成本高等缺点，限制了其在油田现场的使用。不同类型表面活性剂相互复配后往往可以克服单一表面活性剂的缺点，发挥各组分的优点，从而赋予复合表面活性剂更加优越的性能。中国专利CN1458219A公开了一种三次采油应用的表面活性剂/聚合物二元超低界面张力复合驱配方，其中使用的表面活性剂是石油磺酸盐或以石油磺酸盐为主剂加稀释剂和其它表面活性剂复配的复合表面活性剂，其组份的重量百分比为石油磺酸盐50～100％，烷基磺酸盐0～50％，羧酸盐0～50％，烷基芳基磺酸盐0～35％，低碳醇0～20％，该表面活性剂体系过于复杂。美国德克萨斯大学的专利US8211837报道了采用简单廉价的线性醇在高温下催化二聚反应得到支链化的长碳醇，与环氧丙烷、环氧乙烷聚合后进行硫酸酯化反应，相对于昂贵的磺酸盐型表面活性剂，低成本合成了大亲水基聚醚硫酸盐表面活性剂，由于大亲水基团的存在，从而使得该硫酸盐表面活性剂在碱性条件下高温稳定性能优良，0.3％的支链醇聚醚硫酸盐(C32-7PO-6EO硫酸盐)与0.3％的内烯烃磺酸盐(C20～24IOS)盐水溶液在85℃与相同量的原油混合，其增溶参数为14。美孚石油公司的专利US4370243报道了采用油溶性的醇、磺酸甜菜碱及季铵盐组成的驱油体系，该体系既可起到表面活性剂的作用，也可起到流度控制剂的作用，其中季铵盐为亲油基碳链长为16～20的阳离子表面活性剂，采用2％的十八烷基二羟乙基丙基磺酸盐甜菜碱与1.0％的正己醇作为驱油剂，注入1.9PV后，原油即可100％驱出，但表面活性剂的吸附损耗较大达到6mg/g，在此基础上加入价格相对低廉的2.0％四乙基溴化铵作为牺牲剂以降低表面活性剂的吸附量。国外研究使用的表面活性剂由于使用量大、成本高，作为驱油剂在实际应用中受到了一定的限制。阴阳离子复配表面活性剂亦是学者们热衷研究的课题。由于两者接近等比例混合时其水溶液容易形成沉淀，从而导致阴阳离子表面活性剂混合体系在应用中收到限制，如北京大学化学与分子工程学院赵国玺等(见《日用化学工业》1997年第2期，1～3)研究认为阴阳离子表面活性剂混合体系普遍具有浊点现象，显示非离子表面活性剂的特点，阎云等(见《物理化学学报》2002年第9期，830～834)研究了规则溶液理论应用于bola型两亲分子[(Me)3N+(CH2)6OC6H4O(CH2)6N+(Me)3]2Br-与异电性传统表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的相互作用，bola分子与SDS混合体系中的协同作用主要是由亲水基之间的静电相互作用产生的，而bola分子结构中疏水部分对相互作用没有显著影响，中国石化胜利油田分公司曹绪龙(见《物理化学学报》2014年第7期，1297～1302)研究了阴阳离子表面活性剂混合体系对原油的乳化及增黏行为，对油水体积比、浓度、温度、pH值、离子强度对乳化增黏的影响进行了系统的研究，得到了具有最佳增黏效果的配方体系,与原油黏度相比，实现了80倍左右的黏度上升。国内外研究结果表明，阴阳离子复配表面活性剂具有极高的表界面活性，因而具有非常广阔的应用前景。但由于阳离子季铵盐表面活性剂价格较高，高纯度的阴离子羧酸盐表面活性剂往往需经过复杂的提纯步骤才能得到，从而大大增加了复配表面活性剂的制备成本。采用烷基酚或芳香醇或芳香胺聚醚与卤代羧酸酯在过量碱金属氢氧化物或碱金属醇盐催化下生成聚醚羧酸酯，无需分离直接进行皂化反应得到聚醚羧酸盐，加入所需量的阳离子水或低碳醇水溶混合，体系中的低碳醇作为助剂可以在油水两相分配，改善油相和水相的性质，有利于油水界面张力的而降低和微乳液的形成，生成的无机盐对界面性能有促进作用亦无需去除，可能过量的碱金属氢氧化物还可以中和原油中的酸性物质形成皂进一步提高表面活性剂对原油的增溶能力，提高复合表面活性剂的洗油效率。本专利技术所述的正是这种在油藏条件下结构稳定的阳离子与阴离子表面活性剂形成的增溶原油能力强的组合表面活性剂及其低成本制备方法。
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作为驱油剂体系主要组成的表面活性剂存在对原油增溶能力差、界面活性低的问题，提供一种新的增溶原油能力强的组合表面活性剂。以此组合表面活性剂的水溶液，在0.04～4wt％的浓度范围内能很好乳化原油，增溶参数为2～25，油水界面张力可达10-3～10-4mN/m，从而有效提高了原油驱油效率，具有很好的提高采收率应用前景。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种上述技术问题之一所述增溶原油能力强的组合表面活性剂的低成本制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三是提供一种解决上述技术问题之一所述增溶原油能力强的组合表面活性剂的应用。为了解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种增溶原油能力强的组合表面活性剂，以摩尔份数计包括以下组分：(1)0.01～1摩尔的阳离子表面活性剂；(2)1摩尔的阴离子表面活性剂；其中，(1)组分的分子通式为：式(I)中，R1为C4～C32的烷基，R2、R3独立选自(CH2)dOH或(CH2)eCH3中的一种；a＝1、b＝0，R4选自(CH2)dOH、(CH2)eCH3中的一种，d＝2～4中的任一整数，e＝0～5中的任一整数；或a＝1、b＝1，R4选自CH2(CH2)fCH2，f＝0～5中的任一整数；Yk-为负电荷数为k的阴离子；(2)组分的分子通式为：R5X[(CH2CH2O)m1(CH3CHCH2O)n(CH2CH2O)m2R6COOM]j，式(II)；式(II)中：R5为由C4～C20直链或支链的饱和及不饱和烃基或枯基取代的苯环或萘环，或R5X为松香酸根，m1、m2为丙氧基团PO的加合数，m1＝0～50、m2＝0～50，n为乙氧基团EO的加合数，n＝0～100，R6为C1～C5的亚烷基或羟基取代亚烷基，M选自氢、碱金属或者由式NR7(R8)(R9)(R10)所示基团中的至少一种，R7、R8、R9、R10为独立选自H、(CH2)dOH或(CH2)eCH3中的一种，d＝2～4、e＝0～5中的任一整数；X为杂原子，j为羧酸根的个数，j＝1或2。上述技术方案中，所述X优选为氧原子或氮原子。上述技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增溶原油能力强的组合表面活性剂，以摩尔份数计包括以下组分：(1)0.01～1摩尔的阳离子表面活性剂；(2)1摩尔的阴离子表面活性剂；其中，(1)组分的分子通式为：

【技术特征摘要】
1.一种增溶原油能力强的组合表面活性剂，以摩尔份数计包括以下组分：(1)0.01～1摩尔的阳离子表面活性剂；(2)1摩尔的阴离子表面活性剂；其中，(1)组分的分子通式为：式(I)中，R1为C4～C32的烷基，R2、R3独立选自(CH2)dOH或(CH2)eCH3中的一种，；a＝1、b＝0，R4选自(CH2)dOH、(CH2)eCH3中的一种，d＝2～4中的任一整数，e＝0～5中的任一整数；或a＝1、b＝1，R4选自CH2(CH2)fCH2，f＝0～5中的任一整数；Yk-为负电荷数为k的阴离子；(2)组分的分子通式为：R5X[(CH2CH2O)m1(CH3CHCH2O)n(CH2CH2O)m2R6COOM]j，式(II)；式(II)中，R5为由C4～C20直链或支链的饱和及不饱和烃基或枯基取代的苯环或萘环，或R5X为松香酸根；m1、m2为丙氧基团PO的加合数，m1＝0～50、m2＝0～50；n为乙氧基团EO的加合数，n＝0～100；R6为C1～C5的亚烷基或羟基取代亚烷基，M选自氢、碱金属或者由式NR7(R8)(R9)(R10)所示基团中的至少一种，R7、R8、R9、R10为独立选自H、(CH2)dOH或(CH2)eCH3中的一种，d＝2～4、e＝0～5中的任一整数；X为杂原子，j为羧酸根的个数，j＝1或2。2.根据权利要求1所述的增溶原油能力强的组合表面活性剂，其特征在于所述X为氧原子，j＝1。3.根据权利要求1所述的增溶原油能力强的组合表面活性剂，其特征在于所述X为氮原子，j＝2，所述(2)组分的结构式如式(III)所示：式(III)中，R11为C4～C20直链或支链的饱和及不饱和烃基或枯基(C6H5C(CH3)2)取代的苯环或萘环，或R11X为松香胺根；r1、r2、r3或r4独立选自0～50，但r1和r2、r3和r4不能同时为0；s1和s2独立选自0～100，但s1和s2不能同时为0；R12和R′12独立选自C1～C5的亚烷基或羟基取代亚烷基中的至少一种；Z和Z′独立选自COOM或氢中的任意一种。4.根据权利要求1所述的增溶原油能力强的组合表面活性剂，其特征在于所述R1为C8～C24的烷基，R2、R3为甲基、乙基、羟乙基或苄基中的一种；d＝2，e＝0～1，f＝0～2；Y-为Cl-、Br-、I-、CH3OSO3-或CH3COO-中的至少一种；R5为C8～C24烷基取代的苯环或萘环或枯基取代的苯环；m1＝0～10，m2＝0～10，n＝0～20，且m1+m2与n不同时为零。5.根据权利要求3所述的增溶原油能力强的组合表面活性剂，其特征在于所述R11为C8～C24烷基取代的苯环或萘环或枯基取代的苯环；r1+r2＝0～...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈之芹，李应成，王辉辉，李斌，
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