一种用于三次采油化学驱油剂的双子表面活性剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于三次采油化学驱油剂的双子表面活性剂。该双子表面活性剂结构式为：其中：R1、R2分别为C11～C23的烷基。本发明的表面活性剂可以单独使用，无须加碱，因而对地层无伤害，且性能稳定，具有优良的降低油/水界面张力的能力，能在较宽的范围内保证原油/水具有超低界面张力10-3～10-4mN/m，达到理想的驱油效果。并克服了现有驱油剂因为色谱分离现象而导致的驱油效率下降的问题。

说明书

技术领域：

本发明涉及油田采油领域所用的一种助剂，尤其是一种用于三次采油化学驱油剂的双子表面活性剂及其制备方法。

背景技术：

我国许多油田已陆续进入开发后期，三次采油技术的应用已经得到广泛的重视。在注水开发的末期，残余油是以静止的球状分布在油藏岩石的孔隙中。降低界面张力是迫使滞留在多孔介质中的残余油流动的唯一方式，也是能够大幅度提高油田开采效率的有效方法。驱油剂必须将油水界面张力降低至10^-3mN/m或更低的数量级，否则将无实用价值。由于单纯的表面活性剂很难将油水界面张力降低到10^-3mN/m以下，因此，目前化学驱中使用的表面活性剂，大多数为石油磺酸钠、石油羧酸盐外加碱剂等助剂的复配物。然而外加碱剂会使pH值升高，使得粘土矿物的膨胀加剧，水敏性增强，以及石油磺酸盐与地层水及粘土中的可交换高价阳离子作用形成磺酸盐沉淀，在地层内结垢等，从而对地层造成较大的伤害，严重的影响了石油的可持续开发。而且氢氧化钠的用量一般都比较高，也增大了石油的开采成本，影响了石油开采的经济效益。另外，由于复配物是混合物，多组份体系在油层中流动时，驱油剂各成分之间可能发生色谱分离，从而会破坏原配方体系的完整性，因此会使得已形成的超低界面张力消失，以致驱油效率降低。

发明内容：

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种用于三次采油化学驱油剂的双子表面活性剂及其制备方法，本发明的表面活性剂可以单独使用，无须加碱，因而对地层无伤害，且性能稳定，具有优良的降低油/水界面张力的能力，能在较宽的范围内保证原油/水具有超低界面张力10^-3～10^-4mN/m，达到理想的驱油效果。并克服了现有驱油剂因为色谱分离现象而导致的驱油效率下降的问题。

本发明的采用的技术方案是：该用于三次采油化学驱油剂的双子表面活性剂的结构式为：

其中：R₁、R₂分别为C₁₁～C₂₃的烷基。

上述的双子表面活性剂的制备方法包括下列步骤，各原料按重量份配比：

第一步将105份～140份N，N-二甲基丙二胺和200份～370份长碳链烷基脂肪酸，于140℃～200℃，反应时间为180～360min，进行酰胺化反应；

第二步将280份～450份第一步产物和50份～60份二氯乙烷在350份～500份的乙醇中回流下反应180～300min，蒸发乙醇溶剂；

第三步将310份～480份第二步产物和120份～155份氯乙酸钠在400份～600份的乙醇中回流下反应480～600min，过滤除盐，蒸发乙醇溶剂，即得双子表面活性剂。

上述的长碳链烷基酸为十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、二十酸、二十四酸中的一种或几种。

本发明具有如下有益效果：本发明的双子表面活性剂，它具有毒性低，生物降解性能好，优良的抗盐、耐高温等特点。由该方法制备的双子表面活性剂所配制的二元复合驱油体系的驱油剂，具有优异的界面张力、乳化和驱油性能，可以与原油形成超低界面张力10^-3～10^-4mN/m，用于二元复合体系采收率平均比水驱提高18％以上。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1、双子表面活性剂的制备：

第一步将115gN，N-二甲基丙二胺和284g十八酸，于160℃，反应时间为240min，进行酰胺化反应。第二步将372g第一步产物和51g二氯乙烷在400g的乙醇中回流下反应210min。蒸发乙醇溶剂。第三步将398g第二步产物和130g氯乙酸钠在400g的乙醇中回流下反应540min。过滤除盐，蒸发乙醇溶剂。即得脂肪酰胺丙基甜菜碱型双子表面活性剂。

实施例2、双子表面活性剂的制备：

第一步将112gN，N-二甲基丙二胺和228g十六酸，于150℃，反应时间为180min，进行酰胺化反应。第二步将315g第一步产物和50g二氯乙烷在350g的乙醇中回流下反应210min。蒸发乙醇溶剂。

第三步将320g第二步产物和126g氯乙酸钠在400g的乙醇中回流下反应480min。过滤除盐，蒸发乙醇溶剂。即得脂肪酰胺丙基甜菜碱型双子表面活性剂。

实施例3、双子表面活性剂的制备：

第一步将132gN，N-二甲基丙二胺、40g十二酸和290g二十四酸，于195℃，反应时间为360min，进行酰胺化反应。第二步将414g第一步产物和53g二氯乙烷在500g的乙醇中回流下反应210min。蒸发乙醇溶剂。第三步将430g第二步产物和150g氯乙酸钠在600g的乙醇中回流下反应600min。过滤除盐，蒸发乙醇溶剂。即得脂肪酰胺丙基甜菜碱型双子表面活性剂。

实施例4、双子表面活性剂的制备：

第一步将126gN，N-二甲基丙二胺、70g十四酸和218g二十酸，于185℃，反应时间为360min，进行酰胺化反应。第二步将372g第一步产物和52g二氯乙烷在500g的乙醇中回流下反应300min。蒸发乙醇溶剂。第三步将400g第二步产物和148g氯乙酸钠在600g的乙醇中回流下反应600min。过滤除盐，蒸发乙醇溶剂。即得脂肪酰胺丙基甜菜碱型双子表面活性剂。

实施例5、双子表面活性剂的制备：

第一步将126gN，N-二甲基丙二胺、128g十六酸和145g十八酸，于170℃，反应时间为240min，进行酰胺化反应。第二步将357g第一步产物和52g二氯乙烷在500g的乙醇中回流下反应240min。蒸发乙醇溶剂。第三步将385g第二步产物和140g氯乙酸钠在500g的乙醇中回流下反应600min。过滤除盐，蒸发乙醇溶剂。即得双子表面活性剂。即得脂肪酰胺丙基甜菜碱型双子表面活性剂。

实施例6、

本方法制备的双子表面活性剂应用于二元复合驱实验：按上述合成的双子表面活性剂样品与聚合物复配成二元复合驱，实验结果见表1。界面张力测定条件：测定温度为45℃，测定仪器为‘TEXAS-500旋转界面张力仪。

表1

实验油水为大庆采油一厂深度处理污水及脱水原油。超高分聚合物浓度为1200mg/L，配制的二元复合体系粘度为54.1mPa·S。从上表中可以看出本发明双子表面活性剂可作为二元复合驱的复配剂，应用于三次采油之中，和大庆油田不同区块的原油均能形成超低界面张力。

二元体系配方：

①表面活性剂为本发明实施例1至5的样品。

②聚合物为超高分聚丙烯酰胺，分子量为1500～5000万。

③配制的二元复合体系聚合物浓度为1200mg/L。

④配制的二元复合体系粘度为54.1mPa·s。

实施例7、

用天然岩芯通过驱油模拟试验来评价二元复合体系的驱油效果，结果见下表2。

表2

实验用油为大庆油田采油一厂脱水原油，驱动水为大庆油田采油一厂深度处理污水，二元体系聚合物浓度为1200ppm的聚合物溶液，加入实施例2合成的表面活性剂使其含量为0.3％，搅拌使其溶液均匀，配制成二元液。

从天然岩芯驱油评价结果证明本发明表面活性剂产品用于二元复合体系采收率平均比水驱提高18％以上。