基于脂肪醇和聚醚"多头单尾"型两性驱油剂合成及应用研究制造技术

本发明专利技术提供一种三次采油用高效脂肪醇“多头单尾”型两性驱油型表面活性剂的制备方法，该方法是以脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)聚醚(十二醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚)顺酐、丙烯酸钠、氨基乙磺酸钠等为原料，经过酯化反应，迈克尔加成等反应，制得脂肪醇“多头单尾”型两性驱油型表面活性剂。此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，具有比较传统普通表面活性剂性能更高的一种新型表面活性剂。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单；二是反应产率较高；三是产品性能优越。

Synthesis and application of aliphatic alcohol and polyether \multi head and single tail\ amphiphilic oil displacement agent

The invention provides a preparation method of an amphoteric surfactant with high efficiency fatty alcohol \multi-head and single-tail\ type for tertiary oil recovery. The method is based on fatty alcohol (decanol, dodecanol, tetradecanol) polyether (dodecanol polyoxyethylene ether, tetradecanol polyoxyethylene ether, hexadecanol polyoxyethylene ether) maleic anhydride, sodium acrylate, ethylamine sulfonate. The amphoteric surfactant of fatty alcohol \multi-end and single-tail\ type was prepared from sodium carbonate and other raw materials by esterification and Michael addition. This new amphoteric surfactant for tertiary oil recovery is a new type of surfactant with higher performance than the conventional surfactant, which is joined by many ends and one tail. This kind of surfactant has three advantages, one is the simple synthesis process, the other is the high yield of reaction, and the third is the superior performance of the product.

【技术实现步骤摘要】
基于脂肪醇和聚醚“多头单尾”型两性驱油剂合成及应用研究
本专利技术涉及提高油藏原油采收率的化学驱用新型表面活性剂制备方法，具体是若干现代经典化学反应将传统驱油用表面活性剂连接成脂肪醇和聚醚“多头单尾”型两性驱油剂表面活性剂。技术背景在国家战略资源中，石油算是最重要的资源之一。其对一个国家的经济和社会稳定发展都具有十分重要的意义。但地球上的石油资源并不是取之不尽，用之不竭的。随着人们对石油的不断勘探与开发，不仅使得有限资源越来越少，同时还增加了石油开采的难度。因此，提高采收率已成为石油开采研究的重大课题，表面活性剂采油因其性价比高而在三次采油研究中得到人们的普遍重视。采用注水保持地层压力的技术，使石油的采收率从15％～20％提高到30％以上。油水间的界面张力约为30mN/m，驱动所需的压差为9806.7Kpa，而注水压差仅为196.1Kpa～392.3Kpa，远小于驱动压差，因此，单靠增大压差是非常困难的。水驱后剩余在岩石空隙中的残油仍有50％～60％以上，这些残油以油滴和油块的形式滞留在岩石空隙和盲孔中，或以油膜的形式被亲油基的岩石表面所吸附。而利用表面活性剂降低界面张力，提高毛管数的特性驱出这部分残余油是可行且很有效的方法，因此，表面活性剂驱技术被认为是可以较大幅度提高采收率、适用范围广且最具发展前景的技术。目前国内外研制开发的驱油用表面活性剂是阴离子磺酸盐(石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐木质素磺酸盐)和羧酸盐型(石油羧酸盐、天然羧酸盐)、硫酸盐型等)以及非离子表面活性剂。自60年代以来，表面活性剂驱油技术发展得很快。随着三次采油技术不断发展，表面活性剂在油田得到了广泛使用，在使用和评价某种表面活性剂时，我们特别关注表面活性剂的表面活性、克拉夫特点(Krafft点)以及水溶性。在三次采油中应用最广泛的是阴离子型和非离子型表面活性剂，然而该类表面活性剂并不适用于高温高盐油藏条件，所以无法满足对高温高盐油藏的开采。对于只含有一个亲水和一个亲油基团分子组成的表面活性剂来说，也很难找到一种上述性能都比较理想的表面活性剂，而且，随着时代的发展，表面活性剂领域也日新月异，从分子结构发展趋势来看，现在单组分表面活性剂分子结构已不再是单一的亲水基或单一的亲油基传统结构，而是包含多个亲水基或亲油基的复杂分子结构，“多头单尾”型表面活性剂就是一类性能优良的含有多个亲水基团的新型表面活性剂，对于“多头单尾”型的表面活性剂来说，能够同时具备上述特点，因此被称为新型表面活性剂，在表面活性剂驱油中具有极大的潜力。为了进一步增强表面活性剂的驱油效率，提高原油的采收率，开发一种比较好的新型表面活性剂就显得比较重要。随着油田开采程度的日益深入，现在所使用的表面活性剂已不能满足“苛刻”油藏的要求，因此，开发新型表面活性剂就显得非常必要，而“多头单尾”型表面活性剂以其卓越的性能受到人们的日益关注。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是针对上述驱油用表面活性剂性能不足，提供一种驱油效果好，与原油可形成小于1*10-2MN/m界面张力应用于三次采油用的高效驱油用的“多头单尾”型单剂。本专利技术应用于三次采油用的单一的驱油剂，其合成方法主要包括以下几个部分：(1)单酯的制备：将相应的脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)加入马来酸酐中进行回流，回流时间为3小时，保证反应体系不能有水，所得相应的单酯(十单酯、十二单酯、十四单酯)。(2)多头羧酸钠-磺酸钠中间体制备：称得25.11g(0.2mol)氨基乙磺酸与8.11g(0.2mol)氢氧化钠混合，加入24.10g蒸馏水搅拌后完全溶解，溶液pH＝10-11。称得14.43g(0.1mol)丙烯酸与8.15g(0.2mol)氢氧化钠混合，加入26.15g蒸馏水后搅拌后完全溶解，溶液pH＝7。两者混合后为无色透明液体，溶液pH＝10-11。把混合的液体倒入三口烧瓶中水浴加热搅拌回流四个小时，得到中间体(3)成盐：将(1)步制得单酯和(2)多头羧酸钠-磺酸钠中间体，进行迈克尔加成反应，即得最终产物。(1)α，β不饱和脂肪酸的制备：取一定物质的量的十四醇聚氧乙烯醚于三口烧瓶中，通入氮保护气体15min。磁力搅拌加热至60℃稳定，加入同等物质的量的马来酸酐，反应10min后升温至90℃稳定。回流70min制得相应的α，β不饱和脂肪酸。(2)N，N-二丙酸氨基乙磺酸三钠的制备：①称取0.1mol氨基乙磺酸和0.1mol氢氧化钠于一250ml烧杯中，加入13ml蒸馏水溶解完全，然后用用保鲜膜覆盖烧杯口。②称取0.2mol丙烯酸与0.2mol氢氧化钠于一250ml烧杯中，加入26ml蒸馏水溶解完全(溶解过程中放热剧烈，注意防护措施)③将步骤①和②中的产物混合均匀倒入三口烧瓶中，插入温度计，开启磁力加热搅拌装置升温至90℃冷凝回流9h，得到中间单体N，N-二丙酸氨基乙磺酸三钠。(3)“多头单尾”型两性表面活性剂中间单体的制备：将制得的α，β不饱和脂肪酸与N，N-二丙酸氨基乙磺酸三钠按比为1.2∶1的比例加入到三口烧瓶中，加热回流16h得到“多头单尾”型两性表面活性剂中间单体。(4)成盐：将步骤(3)所得单体用氢氧化钠溶液进行中和滴定成盐，最终得到“多头单尾”型两性表面活性剂。本专利技术应用于三次采油的驱油剂，在合成及应用具有以下几个突出的优点：(1)一是合成步骤简单。所涉及到原料均为市场可以购买到常用化工原料，涉及到反应也均为有机合成的经典反应。一步酯化反应和两步迈克尔加成反应。这就促使容易实现工业化生产。(2)二是反应产率较高，马来酸单酯的酯化反应在三个小时产率能达到95％，两步迈克尔加成反应的总产率达到80％以上。(3)三是产品性能优越，从驱油效果看，具有较高的界面活性，油水界面张力均能达到1.0*10-2MN/m.具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述，其目的是能更好理解本专利技术的内容。实施例1：取0.5mol脂肪醇与马来酸酐反应制取相应的单酯乙磺酸、丙烯酸和氢氧化钠混合加蒸馏水溶解，进行迈克尔加成反应生成多头羧酸钠-磺酸钠，最后将生成的单酯和多头羧酸钠-磺酸钠反应得到最后产物。平行3次实验，总产率均在95％上。实施例2：(1)正十醇反应的产品溶液配置：取制备的正十醇驱油表面活性剂0.6g，NaCl固体1.00g，再用量筒量取蒸馏水99.40ml。常温下搅拌可使溶质完全溶解。(2)十二醇反应的产品溶液配置：取制备的正十醇驱油表面活性剂0.6g，NaCl固体1.00g，再用量筒量取蒸馏水99.40ml。常温下搅拌不能使溶质完全溶解，把溶液加热到32℃时完全溶解。分别与胜利孤东原油、胜坨原油作界面张力测定实验。测得界面张力均能达到1～3×10-2mM/m。实验配置的溶液浓度为6‰、矿化度10000mg/L(NaCl含量10g/L)的水溶液。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三次采油用新型高效两性驱油型表面活性剂——脂肪醇和聚醚“多头单尾”型两性驱油型表面活性剂合成新方法，脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)聚醚(十二醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚)顺酐、丙烯酸钠、氨基乙磺酸钠等为原料，通过酯化反应，迈克尔加成等反应生成脂肪醇“多头单尾”型两性驱油型系列表面活性剂，其特征在于：此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，具有比较传统普通表面活性剂性能更高的一种新型表面活性剂。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单；二是反应产率较高；三是产品性能优越。

【技术特征摘要】
1.一种三次采油用新型高效两性驱油型表面活性剂——脂肪醇和聚醚“多头单尾”型两性驱油型表面活性剂合成新方法，脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)聚醚(十二醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚)顺酐、丙烯酸钠、氨基乙磺酸钠等为原料，通过酯化反应，迈克尔加成等反应生成脂肪醇“多头单尾”型两性驱油型系列表面活性剂，其特征在于：此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，具有比较传统普通表面活性剂性能更高的一种新型表面活性剂。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单；二是反应产率较高；三是产品性能优越。2.根据权利要求1所述的方法，脂肪醇“多头单尾”型两性驱油剂的合成步骤如下：(1)单酯的制备：将相应的脂肪醇(十醇、十二醇、十四醇)加入马来酸酐中进行回流，回流时间为3小时，保证反应体系不能有水，所得相应的单酯(十单酯、十二单酯、十四单酯)。(2)多头羧酸钠-磺酸钠中间体制备：称得25.11g(0.2mol)氨基乙磺酸与8.11g(0.2mol)氢氧化钠混合，加入24.10g蒸馏水搅拌后完全溶解，溶液pH＝10-11。称得14.43g(0.1mol)丙烯酸与8.15g(0.2mol)氢氧化钠混合，加入26.15g蒸馏水后搅拌后完全溶解，溶液pH＝7。两者混合后为无色透明液体，溶液pH＝10-11。把混合的液体倒入三口烧瓶中水浴加热搅拌回流四个小时，得到中间体(3)成盐：将(1)步制得单酯和(2)多头羧酸钠-磺酸钠中间体，进行迈克尔加成反应，即得最终产物。3.根据权利要求1所述的方法，脂肪醇聚醚“多头单尾”型两性驱油剂的合成步骤如下：(1)α，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程玉桥，梁书芹，刘亚龙，杨光，杜婷婷，薛莉娜，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12