无碱黏弹表面活性剂组合物及制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种无碱黏弹表面活性剂组合物及制备方法及其应用。主要解决目前生产技术中表面活性剂作为驱油剂在高温中低渗油藏中驱油效果差，同时由于含碱，对地层及油井带来巨大伤害。本发明专利技术通过采用无碱黏弹表面活性剂的组合物，包括式中(I)所示的两性表面活性剂以及所述的有机酸盐如式(II)中的至少一种；其结构如式(I)所示，R1选自C6～C29的烷基、烯基中的任意一种，所述的R2和R5均独立选自C1～C22的亚烷基、羟基取代亚烷基中的任意一种，所述两性表面活性剂和有机酸盐的摩尔比为1：0.01～1：100的技术方案，较好的解决了该技术问题，可用于油田的驱油生产中。

Composition, preparation method and application of alkali-free viscoelastic surfactant

The invention relates to an alkali-free viscoelastic surfactant composition, a preparation method and application thereof. It mainly solves the problem that surfactant as oil displacement agent has poor oil displacement effect in high temperature, medium and low permeability reservoirs in current production technology, and at the same time, it brings great damage to formation and oil wells due to alkali content. The present invention adopts a combination of alkali-free viscoelastic surfactants, including amphoteric surfactants as shown in formula (I) and at least one of the organic salts as shown in formula (II); as shown in formula (I), R1 is selected from either alkyl or alkene groups of C6-C29, and R2 and R5 are independently selected from either alkylene or hydroxyl substituted alkylene groups of C1-C22. The technical scheme of the molar ratio of amphoteric surfactants and organic salts is 1:0.01-1:100, which solves the technical problem well and can be used in oil displacement production in oilfields.

【技术实现步骤摘要】
无碱黏弹表面活性剂组合物及制备方法及其应用
本专利技术涉及一种无碱黏弹表面活性剂组合物及制备方法及其应用，特别是一种适用于低渗透油藏中的无碱黏弹表面活性剂组合物及制备方法及其应用。
技术介绍
随着国民经济的迅速增长，国内石油供求矛盾日益突出，主要表现为油气资源相对较贫乏、石油的勘探开发和探明储量跟不上需求的增长、原油的采出程度比较低。为缓解我国石油资源匮乏、缩小原油产量缺口、保障我国石油安全，需要采取的重要措施之一就是要大幅度提高我国原油的采收率。例如，目前中国石化的平均采收率仅为28％，仍有超过70％的石油资源未能得到有效开发利用，致使大量剩余储量遗留在地下。如何进一步挖潜增效、开展三次采油，已成为亟待解决的课题之一。在三次采油技术中，化学驱是我国提高采收率的主攻技术和方向，包括碱水驱、表面活性剂驱(胶束驱和微乳液驱)、聚合物驱和复合驱。在这些化学驱技术中，都离不开高效的表面活性剂，通过降低油水界面张力到超低程度(小于10-2mN/m)使残余油流动以达到提高原油采收率的目的。目前驱油用表面活性剂大多采用多元复配体系，同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂，部分配方中还加入碱和醇等助剂。如专利CN101024764A提供了一种油田稠油井用的表面活性剂，该活性剂是由水、片碱、乙醇、油酸、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸纳组成。再如专利CN1394935专利技术了一种化学驱油剂，其主要包括辛基苯磺酸钠阴离子表面活性剂，表面活性剂助剂、表面活性剂增效剂、表面活性剂增溶剂。这种驱油剂能明显地降低稠油的结构粘度，同时可降低油水界面张力，从而提高原油采收率。然而，上述三次采油用表面活性剂仍存在较多问题，阴离子表面活性剂的耐盐性能较差，非离子表面活性剂温度敏感，高温下容易析出，不宜大量使用。为此，人们开始了阴-非离子表面活性剂的研究，即将两种不同性质的非离子基团和阴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，具有优良的耐温抗盐性能，显示出良好的应用前景。双子表面活性剂具有区别于传统表面活性剂的特殊结构，赋予它具有超低界面张力、低临界胶束浓度、低Krafft点以及优良的润湿性等一系列独特性质，也引起了人们的极大兴趣。然而，目前国内开发的双子表面活性剂主要是阳离子双季铵盐型，存在吸附损耗大、成本高等缺点，丧失了应用的经济基础。特种表面活性剂由于价格极其昂贵，大部分还停留在室内基础研究阶段，难以在现场推广应用。两性离子表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现出两性，能适应较宽的PH值范围，对金属离子有较强的螯合作用，可用于高矿化度、较高温度的油层驱油，且能大大降低非离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂复配时的色谱分离效应。因此，两性离子表面活性剂的研究开发得到了人们越来越多的重视和关注，尤其是甜菜碱两性表面活性剂已经成为三次采油领域研究的热点之一。随着油田开采程度的日益深入，应用在普通油藏中性能较好的表面活性剂在高温中低渗油藏中不能与原油形成超低界面张力，导致驱油效率变差，严重制约了油田采收率的提高。为了更大限度地降低油/水界面张力，往往加入高浓度的碱(如氢氧化钠、碳酸钠等)，例如，专利CN1439689A公开了一种碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系及其应用，其中选用的碱为Na2CO3。然而，碱在使用过程中对地层和油井等带来巨大伤害，严重腐蚀设备和管道，在维修、维护上花费大量资金，大大增加了三次采油的经济成本。专利CN201310166961.5提出了一种阴离子表面活性剂形成的蠕虫状胶束的驱油组合物，可以在一定程度提高采收率。因此，针对现有技术的不足和单一表面活性剂难以满足高温中低渗油藏条件下将油水界面张力降至超低、热稳定性好、配伍性好等驱油要求，急需提供一种在无碱、高温中低渗油藏条件下化学结构稳定、能与原油形成10－3～10－4mN/m超低界面张力、有效提高原油采收率的新型驱油体系，将提高采收率的范围拓展到高温中低渗等苛刻油田的应用中。
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表面活性剂存在高温中低渗条件下驱油效率低的问题，提供一种新的黏弹性表面活性剂的组合物，该表面活性剂具有驱油效率高的特点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的黏弹性表面活性剂的组合物制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三是一种解决上述技术问题之一所述技术方案中任一所述黏弹性表面活性剂的组合物在油田驱油中的应用。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种无碱黏弹表面活性剂组合物，包括两性表面活性剂以及有机酸盐；其中，所述两性表面活性剂选自式(I)所示结构中的至少一种：式(I)中，R1选自C6～C29的烷基、烯基中的任意一种，所述的R2和R5均独立选自C1～C22的亚烷基、羟基取代亚烷基中的任意一种，R3和R4选自C1～C12的亚烷基、羟基取代亚烷基中的任意一种，m+n＝0～100,x+y＝0～100；所述有机酸盐选自结构式(II)所示结构中的至少一种：式(II)中，X选自羧酸根、磺酸根中的任意一种，Y选自氢、烷基、羟基、卤素中的任意一种；所述两性表面活性剂和有机酸盐的摩尔比为1：0.01～1：100。上述技术方案中优选R1为C8～C25的烷基或烯基中的任意一种；R2为C2～C22的亚烷基；R5为C1～C5的亚烷基或羟基取代亚烷基中的任意一种；R3和R4独立优选为C1～C3的亚烷基，优选m+n＝0～30，x+y＝0～10。从提高采收率的角度出发，上述技术方案中最优选技术方案：R1为C12～C22的烷基或烯基中的任意一种，R2为C2～C9的亚烷基，R5为C2～C3的亚烷基或羟基取代亚烷基中的任意一种；有机酸盐选自苯羧酸盐、羟基取代苯羧酸盐、卤代苯磺酸盐、羟基取代苯磺酸盐中的至少一种。上述技术方案中，式(I)所述的甜菜碱型两性表面活性剂优选由包括以下步骤的方法制得：将R1COOH或者R1COOCH3与所需的酰胺化试剂于100～160℃反应3～20小时；得到的中间体加入所需量环氧乙烷、环氧丙烷于80～180℃，压力0～0.80MPa(表压)，反应时间为1～10小时得到烃基聚氧烯醚；而后加入羧化试剂于50～100℃继续反应2～20小时，得到式(I)所述的长碳链甜菜碱型两性表面活性剂；其中，R1COOH或者R1COOCH3：酰胺化试剂：羧化试剂的摩尔比为1：(1～3)：(1～4)。从协同降低界面张力、提高采收率角度考虑，上述技术方案中，所述甜菜碱表面活性剂选自式(I)所示结构中的两种以上，如R1碳原子数不同的两种以上甜菜碱表面活性剂，此时，R1碳原子数不同的两种以上甜菜碱表面活性剂与有机酸盐具有良好的协同增效作用，如优选R1为C15～C29的长碳链羧酸盐甜菜碱表面活性剂和R1为C8～C14的短碳链羧酸盐甜菜碱表面活性剂的两种以上的组合。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种解决上述技术问题之一所述技术方案中任一所述的黏弹性表面活性剂的组合物的制备方法，包括以下步骤：a)将R1COOH或者R1COOCH3与所需的酰胺化试剂于100～160℃反应3～20小时；得到的中间体加入所需量环氧乙烷、环氧丙烷于80～180℃，压力0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无碱黏弹表面活性剂组合物，包括两性表面活性剂以及有机酸盐；其中，所述两性表面活性剂选自式(I)所示结构中的至少一种：

【技术特征摘要】
1.一种无碱黏弹表面活性剂组合物，包括两性表面活性剂以及有机酸盐；其中，所述两性表面活性剂选自式(I)所示结构中的至少一种：式(I)中，R1选自C6～C29的烷基、烯基中的任意一种，所述的R2和R5均独立选自C1～C22的亚烷基、羟基取代亚烷基中的任意一种，R3和R4选自C1～C12的亚烷基、羟基取代亚烷基中的任意一种，m+n＝0～100,x+y＝0～100；所述有机酸盐选自结构式(II)所示结构中的至少一种：式(II)中，X选自羧酸根、磺酸根中的任意一种，Y选自氢、烷基、羟基、卤素中的任意一种；所述两性表面活性剂和有机酸盐的摩尔比为1：0.01～1：100。2.根据权利要求1所述的无碱黏弹表面活性剂组合物，其特征在于所述的R1为C8～C25的烷基或烯基中的任意一种，R2为C2～C22的亚烷基、R5为C1～C5的亚烷基或羟基取代亚烷基中的任意一种，R3和R4为C1～C3的亚烷基，m+n＝0～30，x+y＝0～10。3.根据权利要求2所述的无碱黏弹表面活性剂组合物，其特征在于所述的R1为C12～C22的烷基或烯基中的任意一种，R2为C2～C9的亚烷基，R5为C1～C3的亚烷基或羟基取代亚烷基中的任意一种。4.根据权利要求1所述的无碱黏弹表面活性剂组合物，其特征在于所述的有机酸盐选自苯羧酸盐、羟基取代苯羧酸盐、卤代苯磺酸盐、羟基取代苯磺酸盐、苯磺酸盐以及烃基取代苯羧酸盐中的至少一种。5.根据权利要求1所述的无碱黏弹表面活性剂组合物，其特征在于所述式(I)所示的两性表面活性剂由包括以下步骤的方法制得：将R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉辉，沈之芹，吴春芳，吴国英，
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