芳基季铵盐Gemini表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种芳基季铵盐Gemini表面活性剂及其制备方法和应用，其结构式如式5所示：式5中，m为整数，R3为碳个数不低于10的长链烷基(即R3为

【技术实现步骤摘要】
芳基季铵盐Gemini表面活性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种芳基季铵盐Gemini表面活性剂及其制备方法和应用，属于油田开采领域。

技术介绍

[0002]油田采油主要以注水方式为主，即向油藏中注入水进行水驱采油，提高水在油藏中的渗透率，降低油藏水驱压力(注水压力)，对于提高采油效率具有重要意义。尤其是低渗透油藏，其水驱采油过程中往往会出现水驱压力过高现象，主要原因在于，低渗油藏渗透率低，丰度低，孔喉小并且分布复杂，储层中敏感矿物多，容易发生水敏现象，对储层造成损害，注入水不配伍容易形成水垢等，这些情况导致了向油藏中注入的水受到较大的阻力，不利于水在油藏中的渗透，导致注水压力过高的现象，使得油田稳产难度系数增大。
[0003]采用表面活性剂、防膨剂等组成降压增注体系，可以在一定程度上降低水驱压力，增加水在油田中的渗透能力，表面活性剂主要是通过降低油水界面张力、改变岩石表面性质、与原油乳化等作用机理减小注水压力，然而，现有降压增注体系对水驱采油过程的降压增注效果有限，亟待提高水驱采油过程的降压增注效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种芳基季铵盐Gemini表面活性剂及其制备方法和应用，能够提高对水驱采油过程的降压增注效果，有效克服现有技术存在的缺陷。
[0005]本专利技术的一方面，提供一种芳基季铵盐Gemini表面活性剂，其结构式如式5所示：
[0006][0007]式5中，m为整数，R3为碳个数不低于10的长链烷基，R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地
选自C1～C3的烷基，X为卤素。
[0008]根据本专利技术的一实施方式，4≤m≤6；和/或，R3选自C10～C18的烷基；和/或，X为Cl。
[0009]本专利技术的另一方面，提供一种上述芳基季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法，包括：使式3所示化合物与式4所示化合物发生季铵化反应，得到所述芳基季铵盐Gemini表面活性剂；
[0010][0011]根据本专利技术的一实施方式，所述季铵化反应包括：将所述式3所示化合物、式4所示化合物、缚酸剂与醇类溶剂混合，回流反应12～18h，得到所述芳基季铵盐Gemini表面活性剂。
[0012]根据本专利技术的一实施方式，所述缚酸剂包括碳酸氢钠和/或碳酸钠；和/或，所述醇类溶剂包括乙醇和/或异丙醇，所述回流反应的温度为75～85℃；和/或，所述季铵化反应还包括：所述回流反应结束后，将反应体系趁热过滤，将得到的滤液去除溶剂后，得到粗品产物；将所述粗品产物进行重结晶，得到所述芳基季铵盐Gemini表面活性剂。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，所述式4所示化合物与式3所示化合物的摩尔比为1:(2～2.4)。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，所述式3所示化合物的制备过程包括：使式1所示化合物与卤代烷发生Williamson醚化反应，制得式2所示化合物；使式2所示化合物经过卤甲基化反应，制得所述式3所示化合物；
[0015][0016]本专利技术的再一方面，提供一种降低油藏水驱采油过程中水相渗透阻力的方法，包
括：向油藏中注入上述芳基季铵盐Gemini表面活性剂后，再向所述油藏中注入水相驱替剂进行水驱采油。
[0017]根据本专利技术的一实施方式，将所述芳基季铵盐Gemini表面活性剂与水混合后再注入所述油藏中。
[0018]根据本专利技术的一实施方式，所述油藏包括渗透率为50mD以下的低渗透油藏。
[0019]本专利技术提供的芳基季铵盐Gemini表面活性剂，具有良好的表面活性剂性能，能够显著降低水驱采油过程中油水界面张力，改变两相渗流方式，改善岩石表面润湿性，提高水相渗透率，达到更好的降压增注效果，其对水驱压力的降低程度(降压率)可高达46％以上，甚至高达50％以上。此外，本专利技术的芳基季铵盐Gemini表面活性剂还具有合成路线短、易于制备、成本低、以及使用方便等优点，利于实际工业化应用。
附图说明
[0020]图1为实施例1的癸基醚(n＝10)氢谱图；
[0021]图2为实施例1的癸基醚苄氯(n＝10)氢谱图；
[0022]图3为实施例1的癸基芳基季铵盐Gemini表面活性剂(n＝10)氢谱图；
[0023]图4为实施例2的十二烷基芳基季铵盐Gemini表面活性剂(n＝12)氢谱图；
[0024]图5为实施例3的十四烷基芳基季铵盐Gemini表面活性剂(n＝14)氢谱图；
[0025]图6为实施例1
‑
3所制得的表面活性剂对应的表面张力随表面活性剂浓度的变化曲线图(横坐标为浓度(Concentration)，纵坐标为表面张力(Surface tension))。
具体实施方式
[0026]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面对本专利技术作进一步地详细说明。以下所列举具体实施方式只是对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围。基于本专利技术实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术的一方面，提供一种芳基季铵盐Gemini表面活性剂，其结构式如式5所示：
[0028][0029]式5中，m为整数，R3为碳个数不低于10的长链烷基(即R3为
‑
C
n
H
2n+1
，n≥10)，R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1～C3的烷基，X为卤素。
[0030]在上述芳基季铵型Gemini表面活性剂(双子表面活性剂)结构中，烷基链上苯环的引入能够增强表面活性剂分子间的π
‑
π共轭作用及疏水作用，显著提高表面活性剂的理化性能，研究显示，该芳基季铵型Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)一般为5.05
×
10
‑5～6.37
×
10
‑5mol/L，平衡表面张力值(γcmc)一般为32.14～34.47mN/m，其润湿反转性能和降压增注效果均显著优于十二烷基季铵盐等常规表面活性剂。
[0031]一般情况下，R3选自C10～C18的烷基(即10≤n≤18)，其碳数例如为10、11、12、13、14、15、16、17或18，R3可以是不带有支链的直链烷基，也可以是带有支链的异构烷基。根据本专利技术的研究，在本专利技术的表面活性剂结构体系下，相对而言，引入较低碳数的R3(如葵基)，更利于提高水驱采油过程中的降压增注效果。
[0032]此外，R1、R2、R4、R5、R6、R7中的任意两者可以相同或不同，例如，R1和R2可以相同或不同，R4、R5、R6、R7可以相同或不同，苯环上的烷基(R1或R2)和与N连接的烷基(R4、R5、R6或R7)可以相同或不同，该些取代基各自独立地可以是不带有支链的直链烷基，也可以是带有支链的异构烷基，可以为甲基、乙基和丙基，优选为甲基。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芳基季铵盐Gemini表面活性剂，其特征在于，其结构式如式5所示：式5中，m为整数，R3为碳个数不低于10的长链烷基，R1、R2、R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1～C3的烷基，X为卤素。2.根据权利要求1所述的芳基季铵盐Gemini表面活性剂，其特征在于，4≤m≤6；和/或，R3选自C10～C18的烷基；和/或，X为Cl。3.权利要求1或2所述的芳基季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括：使式3所示化合物与式4所示化合物发生季铵化反应，得到所述芳基季铵盐Gemini表面活性剂；活性剂；4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述季铵化反应包括：将所述式3所示化合物、式4所示化合物、缚酸剂与醇类溶剂混合，回流反应12～18h，得到所述芳基季铵盐Gemini表面活性剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述缚酸剂包括碳酸氢钠和/或碳酸钠；和/或，所述醇类溶剂包括乙醇和/或异丙醇，所述回流反应的温度为75～85℃；和/或，
所述季铵化反应还包括：所述回流反应结束后，将反应体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：高世峰，屈沅治，黄宏军，王韧，任晗，杨峥，张蝶，袁玥辉，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：