一种增渗型甜菜碱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增渗型甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用，属于油气资源开采技术领域，所述制备方法，包括以下步骤：在溶剂中加入长链伯胺、烯丙基聚氧乙烯醚与烯丙基磺酸钠，并加入碱催化剂，混合均匀进行Michael加成反应，得到产物中间体；将产物中间体与季铵化试剂混合均匀进行取代反应；取代反应结束后进行后处理得到增渗型甜菜碱表面活性剂。所述表面活性剂具有耐温、耐酸碱、抗盐、水溶性强、临界胶束浓度低、降低界面张力能力强的优点。所制备的表面活性剂结构中不含有芳环结构，易于生物降解，环保性能好，同时合成工艺路线短，收率高，所用化学原料便宜易得，成本低，适用于高温高盐高硬度油藏化学驱油的绿色环保的表面活性剂。活性剂。

【技术实现步骤摘要】
一种增渗型甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油气资源开采
，具体涉及一种增渗型甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]针对高温高盐高硬度油藏的三次采油技术，研发具有耐温抗盐抗钙镁离子性能的化学驱油剂是提高原油采收率的关键。在三次采油中较为成熟的驱油技术主要是：碱/表面活性剂/聚合物(ASP)，聚合物驱存在热降解和盐敏效应以及化学降解和剪切降解的问题，粘度降低；碱驱存在采出液易发生W/O型乳化液，其粘度较高，不仅影响油井产能，还增加了破乳的难度，碱驱还会引起油层和油井结垢，对生产造成极大的影响。表面活性剂驱中应用较多的阴离子表面活性剂耐盐性差，易与钙镁离子结合形成沉淀；复配体系在地层中推进时驱油剂组成会发生明显变化，最终削弱了驱油效果。在非常规油气藏的开采过程中，通常采用钻井、自喷、注水等采油操作，但生产一段时间后，地层压力降低不能继续出油。实际上仅采出原储量的30％，其余多则以小液滴或斑块存在于延迟缝隙中。研究发现，在压裂过程中往往会添加表面活性剂等多种化学组分，表面活性剂对于提高油藏的渗吸效率有很大作用。
[0003]CN106800520A公布了一种烷基酰胺丙基甜菜碱表面活性剂及其制备，该甜菜碱型两性表面活性剂的制备方法包括以下步骤：(1)酰胺化反应：在催化剂的作用下天然油脂酸与3
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二甲胺基丙胺进行酰胺化反应，并利用4A分子筛及时除去反应生成的水，得到烷基酰胺丙基二甲基叔胺；(2)季胺化反应：烷基酰胺丙基二甲基叔胺与氯乙酸钠在溶剂中进行季胺化反应，得到甜菜碱型两性表面活性剂。但其中，酰胺化酸值难以降低，从而导致产率偏低，生产成本大，且大多以混合油脂酸为生产原料的，含较多杂质，性质不稳定，生产原料价格偏贵，得到产品活性物质含量较低。
[0004]CN109894050A公布了一种芳基醚磺基甜菜碱表面活性剂及其制备，以2,6
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二甲基苯酚为原料，经过Williamson醚化反应、氯甲基化反应和季铵化反应合成芳基醚磺基甜菜碱表面活性剂。上述CN109894050A制备方案中引入苯环的方法存在合成步骤长，反应物成本高，且芳环化合物具有低毒性和难以降解的问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种增渗型甜菜碱表面活性剂及其制备方法和应用，所述增渗型甜菜碱表面活性剂中不含有芳环结构，易于生物降解，环保性能好，所述制备方法稳定性好，原料来源广泛廉价，反应条件温和，制备工艺简单且产物单一。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术提供了一种增渗型甜菜碱表面活性剂，所述增渗型甜菜碱表面活性剂的结构式如下：
[0008][0009]其中，R为C12～18的正构或异构烷基；n为10～50；X为CH2COONa、CH2CH3或CHOHCH2COONa。
[0010]本专利技术提供了一种所述的增渗型甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1：在溶剂中加入长链伯胺、烯丙基聚氧乙烯醚与烯丙基磺酸钠，并加入碱催化剂，混合均匀进行Michael加成反应，得到产物中间体；
[0012]S2：将产物中间体与季铵化试剂混合均匀进行取代反应；
[0013]S3：取代反应结束后进行蒸馏、干燥、洗涤、抽滤和重结晶，得到增渗型甜菜碱表面活性剂。
[0014]本专利技术进一步，所述S1中，所述长链伯胺、烯丙基聚氧乙烯醚与烯丙基磺酸钠的摩尔比为1：(1～1.5)：(1～1.5)。
[0015]本专利技术进一步，所述S1中，所述长链伯胺的结构通式如下：
[0016]R
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NH2[0017]其中，R为C12～18正构或异构烷基。
[0018]本专利技术进一步，所述S1中，所述的溶剂为乙醇水溶液、四氢呋喃、1,4
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二氧六环中的一种；所述的碱催化剂为乙醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
[0019]本专利技术进一步，所述S1中，所述Michael加成反应的水浴温度为75～90℃，所述Michael加成反应的反应时间为3～5h，所述Michael加成反应的搅拌速度为100～300rpm。
[0020]本专利技术进一步，所述S2中，所述的季铵化试剂为氯乙酸钠、溴乙酸钠、氯乙烷、溴乙烷、3
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氯
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2羟基丙烷磺酸钠中的一种。
[0021]本专利技术进一步，所述S2中，所述产物中间体与季铵化试剂的摩尔比为1：(2～2.5)。
[0022]本专利技术进一步，所述S2中，所述取代反应的温度为50～80℃，所述取代反应的时间为2～5h，所述取代反应的搅拌速度为300～500rpm。
[0023]本专利技术提供了所述的一种增渗型甜菜碱表面活性剂的应用，所述增渗型甜菜碱表面活性剂作为油气资源开采压裂过程中的增渗剂。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提供了一种增渗型甜菜碱表面活性剂，所述增渗型甜菜碱表面活性剂的分子结构中同时含有乙氧基、季铵盐基和磺酸基三种亲水性基团和疏水烃基，具备了非离子和阴性表面活性剂的双重优良表面活性，本专利技术所述增渗型甜菜碱表面活性剂具有耐温、耐酸碱、抗盐、水溶性强、临界胶束浓度低、降低界面张力能力强的优点。所述增渗型甜菜碱表面活性剂的分子中不含有芳环结构，易于生物降解，环保性能好，同时合成工艺路线短，收率高，所用化学原料便宜易得，成本低，是一种适用于高温高盐高硬度油藏化学驱油的绿色环保的表面活性剂。
[0026]本专利技术提供了一种增渗型甜菜碱表面活性剂的制备方法，通过引入乙氧基单元，
来增加表面活性剂的亲水性和抗盐性能；引入磺酸基增加了分子的抗高温能力，使得表面活性剂的活性得到很大的提高，适用于更加广阔的应用领域，通过Micheal加成反应制备出的产物转化率高，稳定性好，并且原料来源广泛廉价，反应条件温和，制备工艺简单且产物单一。所述制得的表面活性剂相比传统的表面活性剂具有更多的亲水基和亲油基，产物结构综合了非离子和阴离子型表面活性剂的共同优点。
[0027]本专利技术所述的增渗型甜菜碱表面活性剂拥有诸多优良性能，且能适用于高矿化度油藏开采中，在三次采油中占重要的地位。
具体实施方式
[0028]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0029]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0030]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增渗型甜菜碱表面活性剂，其特征在于，所述增渗型甜菜碱表面活性剂的结构式如下：其中，R为C12～18的正构或异构烷基；n为10～50；X为CH2COONa、CH2CH3或CHOHCH2COONa。2.一种如权利要求1所述的增渗型甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在溶剂中加入长链伯胺、烯丙基聚氧乙烯醚与烯丙基磺酸钠，并加入碱催化剂，混合均匀进行Michael加成反应，得到产物中间体；S2：将产物中间体与季铵化试剂混合均匀进行取代反应；S3：取代反应结束后进行蒸馏、干燥、洗涤、抽滤和重结晶，得到增渗型甜菜碱表面活性剂。3.根据权利要求2所述的增渗型甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述长链伯胺、烯丙基聚氧乙烯醚与烯丙基磺酸钠的摩尔比为1：(1～1.5)：(1～1.5)。4.根据权利要求2所述的增渗型甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述长链伯胺的结构通式如下：R
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NH2其中，R为C12～18正构或异构烷基。5.根据权利要求2所述的增渗型甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述的溶剂为乙醇水溶液、四氢呋喃、1,4

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，李婷婷，张康，代方方，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：