[發明專利]一種萘取代α-烯烴磺酸鹽表面活性劑及其制備和應用

無效

• 申請號: 200910030471.6
• 申請日: 2009-04-13
• 公開（公告）號: CN101549264A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 崔正剛;湯佳慶;蔣建中;王峰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01F17/12
• 分類號: B01F17/12;C09K8/584
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術領域

一種萘取代α-烯烴磺酸鹽表面活性劑及其制備和應用，屬于膠體與界面化學領域。本發明涉及的萘取代α-烯烴磺酸鹽由α-烯烴的磺化產物與萘反應制得。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，我國的石油消費量急劇增加，需要大量進口石油來滿足國內需求。2007年我國進口石油近2億噸，石油對外依存度突破50％。另一方面，我國仍擁有巨大的石油儲量，問題在于相當部分的儲量用常規方法難以采出。

通常用常規的一采(自噴)和二采(注水驅)方法僅能采出地下石油儲量的40％左右。剩下的殘余油被圈捕在多孔巖石的孔隙中，由于毛細作用在常規注水壓力下難以流出。為了開采出這些殘余油，需要采用新的技術，即三次采油技術。

理論上如果注入表面活性劑水溶液使原油/水界面張力降至10^-3mN/m數量級，則在常規注水壓力下就能使被圈捕的油滴從多孔介質中流出。這就是所謂的超低界面張力驅油，是表面活性劑驅油的主要機理。

在過去的一、二十年中，國內外廣泛開展了堿-表面活性劑-聚合物三元復合驅研究。結果表明，三元復合驅能將原油/地層水界面張力降至10^-3mN/m數量級，在水驅基礎上提高采收率15％～20％，是一種有效的三次采油方法。然而近年來的一些礦場試驗表明，強堿(NaOH)的使用將帶來一系列的副作用，其中最主要的是堿可能通過與巖石或地層水中的礦物質反應，生成不溶性物質，導致油井結垢和毛細通道堵塞，破壞地層的多孔性結構，嚴重的可能導致油井報廢。為了克服使用NaOH導致的副作用，研究人員試圖開發新的表面活性劑，在無堿條件下能使原油/水界面張力降至超低。然而新型無堿驅油用表面活性劑的成本一般相對較高，因此開發弱堿三元復合驅用表面活性劑，即以弱堿如碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉等代替NaOH，也受到人們的重視。

用于三元復合驅的常用廉價表面活性劑，如石油磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、石油羧酸鹽、天然羧酸鹽、木質素磺酸鹽等，在無堿條件下一般不能獲得超低界面張力。雖然在弱堿條件下有可能獲得超低界面張力，但它們普遍成分復雜，并含有部分結構不明的成分，生產過程中質量和性能的控制相對較為困難，重現性往往不夠好。另一方面，分子結構明確的常用表面活性劑由于親油性不足而不適合用作驅油劑。為此開發分子結構明確、具有足夠親油性的表面活性劑對無堿和弱堿驅油劑的開發就顯得尤為重要了。

發明內容

本發明的目的是提出一種萘取代α-烯烴磺酸鹽陰離子表面活性劑，即在α-烯烴磺酸鹽的烷基鏈上接上一個萘基，使其親油性顯著提高。該表面活性劑具有明確的分子結構。

本發明的技術方案：一種萘取代α-烯烴磺酸鹽表面活性劑，該表面活性劑由α-烯烴的磺化產物與萘反應，生成萘取代α-烯烴磺酸，再用NaOH中和得到，是一種陰離子型表面活性劑，α-烯烴磺化產物與萘的反應式及萘取代α-烯烴磺酸的結構式為：

其中R₁，R₂，R₃為長鏈烷基，各烷基中的碳原子總數為12～18；

中和后得到萘取代α-烯烴磺酸鹽表面活性劑。

所述的表面活性劑，原料α-烯烴磺化產物碳鏈中碳原子數為C₁₂～C₁₈，尤以C₁₄-C₁₆為最佳。α-烯烴磺化產物為α-烯烴經SO₃膜式磺化后得到的中間產物(未經中和及水解)。

所述的表面活性劑的制備方法，用萘與α-烯烴的磺化產物進行反應，生成萘取代α-烯烴磺酸，再用NaOH中和得到。萘與α-烯烴磺化產物的摩爾比為(1.0～1.3)∶1，反應溫度140～190℃，反應時間5～8小時，轉化率80％～90％。經紅外、紫外和質譜分析鑒定，證明產品具有上式所示的分子結構。

所述的表面活性劑的應用，通過將其與其它表面活性劑復配使用，用作弱堿三元復合驅油劑，其中萘取代α-烯烴磺酸鹽的摩爾分數為0.40～0.80，在復合驅油劑中總表面活性劑質量濃度為0.1％～0.5％、加聚丙烯酰胺濃度1000mg/L，加入堿性鹽Na₂CO₃1.0％～2.0％，45℃、不加NaOH，能使大慶原油/地層水界面張力降至10^-3mN/m數量級，適用于弱堿三元復合驅提高石油采收率。