[發(fā)明專利]一種雙長鏈烷基甜菜堿表面活性劑的制備及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910030473.5
• 申請日: 2009-04-13
• 公開（公告）號: CN101549266A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔正剛;程珊;蔣建中;王峰;張?zhí)炝?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學
• 主分類號: B01F17/18
• 分類號: B01F17/18;C09K8/584
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務(wù)所
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術(shù)領(lǐng)域

一種雙長鏈烷基甜菜堿表面活性劑的制備及其應(yīng)用，屬于膠體與界面化學領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的雙長鏈烷基甜菜堿表面活性劑由雙長鏈烷基甲基叔胺與氯乙酸反應(yīng)制得，長鏈烷基的碳原子數(shù)為8～18。通過與其它表面活性劑復(fù)配，可用作無堿驅(qū)油劑。在45℃、總表面活性劑質(zhì)量分數(shù)0.01％～0.5％條件下，無需加堿即能使大慶原油/地層水界面張力降低至10^-3mN/m數(shù)量級。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國的原油消費量急劇增加，2008年原油對外依存度已突破50％。另一方面，我國仍擁有巨大的原油儲量，問題在于相當部分的儲量用常規(guī)方法難以采出。

通常用常規(guī)的一采(自噴)和二采(注水驅(qū))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(guī)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(shù)，即三次采油技術(shù)。

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(shù)量級，則在常規(guī)注水壓力下就能使被圈捕的油滴從多孔介質(zhì)中流出。這就是所謂的超低界面張力驅(qū)油，是表面活性劑驅(qū)油的主要機理。

在過去的一、二十年中，國內(nèi)外廣泛開展了堿-表面活性劑-聚合物三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的研究。結(jié)果表明，三元復(fù)合驅(qū)能將原油/地層水界面張力降至10^-3mN/m數(shù)量級，在水驅(qū)基礎(chǔ)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逐漸暴露了三元復(fù)合驅(qū)的缺陷，其中最主要的是堿可能通過與巖石或地層水中的礦物質(zhì)反應(yīng)，生成不溶性物質(zhì)，導(dǎo)致油井結(jié)垢，毛細通道堵塞，嚴重的甚至可能導(dǎo)致油井報廢。此外由于高堿耗，設(shè)備管道易于腐蝕、聚合物增稠效應(yīng)降低等因素，三元復(fù)合驅(qū)的實際綜合成本并不低。為了克服這些副作用和缺陷，需要研究以表面活性劑-聚合物二元復(fù)合驅(qū)取代三元復(fù)合驅(qū)。

然而三元復(fù)合驅(qū)中常用的廉價表面活性劑，如石油磺酸鹽，重烷基苯磺酸鹽、天然羧酸鹽、石油羧酸鹽以及木質(zhì)素磺酸鹽等，在無堿條件下通常不能將原油/水界面張力降至超低，為此需要開發(fā)新型表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提出一種基于可再生原料、具有雙長鏈烷基的兩性表面活性劑的制備及其在三次采油中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種雙長鏈烷基甜菜堿表面活性劑，該表面活性劑由雙長鏈烷基甲基叔胺與氯乙酸反應(yīng)制得，是一種兩性表面活性劑，雙長鏈烷基甜菜堿表面活性劑的結(jié)構(gòu)式為：

n＝6，8，10，12，14，16

其中每個長鏈烷基的碳原子數(shù)相等，為8～18，以10～14為最佳；其制備原料雙長鏈烷基甲基叔胺系天然油脂衍生物。

所述的表面活性劑的制備方法，在NaOH存在下，用雙長鏈烷基甲基叔胺與氯乙酸反應(yīng)，氯乙酸與叔胺的摩爾比為(1.0～1.3)∶1，NaOH∶氯乙酸摩爾比為1∶1，反應(yīng)介質(zhì)為水，反應(yīng)溫度80～95℃，反應(yīng)時間5～8小時，轉(zhuǎn)化率≥80％，反應(yīng)完畢分出水相，上層為產(chǎn)品，含有少量未反應(yīng)叔胺。

所述的表面活性劑的應(yīng)用，通過將其與其它表面活性劑復(fù)配使用，用作無堿驅(qū)油劑，其中雙長鏈烷基甜菜堿表面活性劑的摩爾分數(shù)為0.10～0.60，在總表面活性劑質(zhì)量濃度0.01％～0.5％、加入聚丙烯酰胺1000mg/L，不加堿、45℃條件下，能使大慶原油/地層水界面張力降至10^-3mN/m數(shù)量級。

雙長鏈烷基甲基叔胺為飛翔化工有限公司產(chǎn)品。

經(jīng)分離提純得到純化產(chǎn)品。經(jīng)質(zhì)譜(圖1)和紅外(圖2)分析證明產(chǎn)品具有所示的分子結(jié)構(gòu)。

性能特征：將純化后的產(chǎn)品溶于超純水，測定表面張力和臨界膠束濃度，結(jié)果表明產(chǎn)品在25℃下能溶于水，其臨界膠束濃度在10^-6～10^-5mol/L數(shù)量級(圖3)。

應(yīng)用方式：將合成的雙長鏈烷基甜菜堿兩性表面活性劑與其它表面活性劑復(fù)配，溶于大慶油田地層水，其中混合表面活性劑中雙長鏈烷基甜菜堿兩性表面活性劑的摩爾分數(shù)為0.1～0.6，表面活性劑總濃度(質(zhì)量分數(shù))為0.01％～0.3％，加入聚合物(聚丙烯酰胺)1000ppm，在45℃、不添加任何堿或堿性物質(zhì)以及無機鹽的條件下，能使大慶原油/地層水界面張力降到10^-3mN/m數(shù)量級。