胺加合物、其衍生物、该加合物和衍生物的制备方法、以及该加合物和衍生物的使用方法

申请号 CN201280070207.5 申请日 2012-12-21 公开(公告)号 CN104125943A 公开(公告)日 2014-10-29
申请人 罗地亚管理公司; 发明人 德里克·帕克南; 米克尔·莫尔万; 纪尧姆·德格雷;
摘要 一种胺加合物,其通过以下方法制备:(1)通过加热包含至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,然后使该加合中间体与二胺反应,从而形成所述胺加合物;或者(2)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成胺中间体,然后加热该酰 氨 基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述胺加合物;或者(3)使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺加合物。一种 表面活性剂 组合物,其衍生自所述胺加合物,并且特别地用于这样的方法,该方法用于提高从具有 生产井 眼的储层中采收石油的采收率,该方法包括:将含 水 驱替 流体 引入储层中的与生产井眼的地点不同的一个或多个地点,所述流体包含表面活性剂组合物;以及通过生产井眼开采石油。
权利要求

1.一种胺加合物,包括由以下方法得到的产物:
(1)(a)通过加热包含至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
(b)使所述加合中间体与二胺反应,从而形成所述胺加合物,或者
(2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成酰基胺中间体,以及
(b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述胺加合物,或者(3)使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺加合物。
2.根据权利要求1所述的胺加合物,其中所述加合物为通过以下方法得到的酰氨基胺产物:
(1)(a)通过加热包含至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
(b)使所述加合中间体与二胺反应,从而形成所述酰氨基胺产物,或者(2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成酰氨基胺中间体,以及
(b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述酰氨基胺产物。
3.根据权利要求1所述的胺加合物,其中所述胺加合物为通过以下方法得到的胺产物:使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺产物。
4.一种制备胺加合物的方法,包括:
(1)(a)通过加热至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
(b)使所述加合中间体与至少一种二胺反应,从而形成所述胺加合物,或者(2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成胺中间体,以及
(b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述胺加合物,或者(3)使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺加合物。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述方法用于制备酰氨基胺产物,包括:
(1)(a)通过加热至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
(b)使所述加合中间体与至少一种二胺反应,从而形成所述酰氨基胺产物,或者(2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成酰氨基胺中间体,以及
(b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述酰氨基胺产物。
6.根据权利要求4所述的方法,其中所述方法是用于制备胺产物的方法,并且该方法包括使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺产物。
7.一种表面活性剂组合物,包含衍生自根据权利要求1所述的胺加合物的至少一种表面活性剂化合物。
8.一种表面活性剂组合物,包含衍生自根据权利要求2所述的酰氨基胺产物的至少一种表面活性剂化合物。
9.一种表面活性剂组合物,包含衍生自根据权利要求3所述的胺加合物的至少一种表面活性剂化合物。
10.根据权利要求7所述的表面活性剂组合物,其中所述至少一种表面活性剂化合物衍生自经受以下过程的胺加合物:
(a)用酸处理所述加合物,以形成胺盐表面活性剂化合物,
(b)使所述加合物季铵化,以形成季铵盐表面活性剂化合物,
(c)使所述加合物羧甲基化,以形成甜菜表面活性剂化合物,
(d)使所述加合物与磺内酯或磺酸盐发生反应,以生成磺基甜菜碱表面活性剂化合物,或者
(e)化所述加合物,以形成氧化胺表面活性剂化合物。
11.根据权利要求8所述的表面活性剂组合物,其中所述至少一种表面活性剂化合物衍生自经受以下过程的酰氨基胺产物:
(a)用酸处理所述酰氨基胺产物,以形成胺盐表面活性剂化合物,
(b)使所述酰氨基胺产物季铵化,以形成季铵盐表面活性剂化合物,
(c)使所述酰氨基胺产物羧甲基化,以形成甜菜碱表面活性剂化合物,(d)使所述酰氨基胺产物与磺内酯或磺酸盐发生反应,以生成磺基甜菜碱表面活性剂化合物,或者
(e)氧化所述酰氨基胺产物,以形成氧化胺表面活性剂化合物。
12.根据权利要求9所述的表面活性剂组合物,其中所述至少一种表面活性剂化合物衍生自经受以下过程的胺加合物:
(a)用酸处理所述加合物,以形成胺盐表面活性剂化合物,
(b)使所述加合物季铵化,以形成季铵盐表面活性剂化合物,
(c)使所述加合物羧甲基化,以形成甜菜碱表面活性剂化合物,
(d)使所述加合物与磺内酯或磺酸盐发生反应,以生成磺基甜菜碱表面活性剂化合物,或者
(e)氧化所述加合物,以形成氧化胺表面活性剂化合物。
13.一种表面活性剂组合物,包含符合结构(I)的至少一种表面活性剂化合物:
其中:
21
R 为至少一种二烯与至少一种不饱和脂肪族基的加合,所述二烯典型地为(C4-C20)二烯,
22
R 为-CH2-或符合以下结构的酰胺基:
3 3
R 为二价烃基,其任选地被一个或多个具有羟基的原子取代,R 更典型地为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,
4 5
R 和R 各自独立地为烷基、环烷基、芳基、或芳烷基,或者可以与它们各自所连接的氮
22
原子一起稠合形成杂环4至8元环的形式,或者,如果R 为-CH2-,则其可以为氢封端的亚烷基氧,
6 - -
R 不 存 在 或 为 H、烷 基、环 烷 基、烯 基、芳 烷 基、O、-(CH2)n-COO、或
7
各R 独立地为H或羟基,
n为1至4的整数,
m为0至4的整数,更典型地为1至4的整数,并且
-
X 为阴离子平衡离子,并且
进一步的条件是:
6 4 5 -
如果R 不存在,则与R 和R 各自连接的氮原子上的正电荷不存在,并且X 平衡离子也不存在,以及
6 - - -
如果R 为O、-(CH2)n-COO、或 则X 平衡离子不存在。
14.根据权利要求13所述的表面活性剂组合物,包含符合结构(II)的至少一种表面活性剂化合物:
其中:
1
R 为符合下式的酰基:
2
R 为二烯与不饱和脂肪族烃基的加合,所述二烯典型地为(C4-C20)二烯,
3
R 为二价烃基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,
4 5
R 和R 各自独立地为烷基、环烷基、芳基、或芳烷基,或者可以与它们各自所连接的氮原子一起稠合形成杂环4至8元环的形式,
6 - -
R 不 存 在 或 为 H、烷 基、环 烷 基、烯 基、芳 烷 基、O、-(CH2)n-COO、或各R7独立地为H或羟基,
n为1至4的整数,
m为0至4的整数,并且
X-为阴离子平衡离子,并且
进一步的条件是:
如果R6不存在,则与R4和R5各自连接的氮原子上的正电荷不存在,并且X-平衡离子也不存在,以及
6 - - -
如果R 为O、-(CH2)n-COO、或 则X 平衡离子不存在。
15.根据权利要求13所述的表面活性剂组合物,包含符合结构(III)的至少一种表面活性剂化合物:
其中:
R21为至少一种二烯与至少一种不饱和脂肪族烃基的加合,所述二烯典型地为(C4-C20)二烯,
R4和R5各自独立地为烷基、环烷基、芳基、芳烷基、或氢封端的亚烷基氧,或者可以与它们各自所连接的氮原子一起稠合形成杂环4至8元环的形式,或者,
R6 不 存 在 或 为 H、烷 基、环 烷 基、烯 基、芳 烷 基、O-、-(CH2)n-COO-、或
7
各R 独立地为H或羟基,
n为1至4的整数,
m为0至4的整数,更典型地为1至4的整数,并且
-
X 为阴离子平衡离子,并且
进一步的条件是:
6 4 5 -
如果R 不存在,则与R 和R 各自连接的氮原子上的正电荷不存在,并且X 平衡离子也不存在,以及
- - -
如果R6为O、-(CH2)n-COO、或 则X 平衡离子不存在。
16.一种用于处理颗粒的方法,包括:将所述颗粒分散在包含一种或多种根据权利要求7所述的表面活性剂的含流体中,以形成含水颗粒分散液;以及通过将所述含水颗粒分散液经管道送来输送所述含水颗粒分散液。
17.一种用于压裂地层的方法,包括:在足够使地层压裂的压下,将包含根据权利要求7所述的表面活性剂组合物的流体经井眼泵送至所述地层中。
18.一种用于提高从具有生产井眼的储层中采收石油的采收率的方法,包括:
(a)将含水驱替流体引入所述储层中的与所述生产井眼的地点不同的一个或多个地点,所述流体包含根据权利要求7所述的表面活性剂组合物,以及
(b)通过所述生产井眼开采石油。
19.一种用于提高从具有生产井眼的储层中采收石油的采收率的方法,包括:
(a)将含水驱替流体引入所述储层中的与所述生产井眼的地点不同的一个或多个地点,所述流体包含根据权利要求8所述的表面活性剂组合物,以及
(b)通过所述生产井眼开采石油。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述表面活性剂组合物包含甜菜碱化合物、磺基甜菜碱化合物、或它们的混合物。
21.根据权利要求19所述的方法,其中所述含水驱替流体还包含气体。
22.根据权利要求19所述的方法,其中所述含水驱替流体为超临界二氧化碳乳液的形式。

说明书全文

胺加合物、其衍生物、该加合物和衍生物的制备方法、以及

该加合物和衍生物的使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及胺加合物、其衍生物、该加合物和衍生物的制备方法、以及该加合物和衍生物的使用方法,更具体而言,本发明涉及用于提高储层中石油的采收率的方法。

背景技术

[0002] 已知衍生自DMAPA和植物油(例如大豆油)的酰基胺(amidoamine)作为中间体用于诸如甜菜、磺基甜菜碱和胺化物之类的衍生物的生产中。在诸如工业过程、个人护理、家庭护理、石油开采之类的许多受关注领域的各种广泛的应用中,这些类型的材料用作表面活性剂的性能是已知的,但是对于能够提供在更经济使用方面具有改进效率的加强性质的改进表面活性剂化合物而言,仍然是有兴趣的。
[0003] 这种表面活性剂的一种应用是用于石油开采工艺(例如压裂工艺),这在(例如)Manilal Dahayanake等人的于2001年7月10日授权的美国专利No.6,258,859中有所公开,另一种应用是用于驱替工艺,这在(例如)James Henderson等人的于1965年8月10日授权的美国专利No.3,199,586和Manilal Dahayanake等人的于2008年12月9日授权的美国专利No.7,461,694中有所公开。

发明内容

[0004] 在第一个方面,本发明涉及一种胺加合物,包括由以下方法得到的产物:
[0005] (1)(a)通过加热包含至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
[0006] (b)使所述加合中间体与二胺反应,从而形成所述胺加合物,或者
[0007] (2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成酰氨基胺中间体,以及
[0008] (b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述胺加合物,或者
[0009] (3)使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺加合物。
[0010] 在一个实施方案中,所述胺加合物为通过以下方法得到的酰氨基胺产物:
[0011] (1)(a)通过加热包含至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
[0012] (b)使所述加合中间体与二胺反应,从而形成所述酰氨基胺产物,或者[0013] (2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成酰氨基胺中间体,以及
[0014] (b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述酰氨基胺产物。
[0015] 在另一个实施方案中,所述胺加合物为通过以下方法得到的胺产物:使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺产物。
[0016] 在第二个方面,本发明涉及一种制备胺加合物的方法,包括:
[0017] (1)(a)通过加热至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
[0018] (b)使所述加合中间体与至少一种二胺反应,从而形成所述胺加合物,或者[0019] (2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成胺中间体,以及
[0020] (b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述胺加合物,或者
[0021] (3)使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺加合物。
[0022] 在一个实施方案中,所述胺加合物为酰氨基胺产物,并且所述方法包括:
[0023] (1)(a)通过加热至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的混合物,形成加合中间体,以及
[0024] (b)使所述加合中间体与至少一种二胺反应,从而形成所述酰氨基胺产物,或者[0025] (2)(a)使至少一种不饱和脂肪酰基化合物与至少一种二胺反应,以形成酰氨基胺中间体,以及
[0026] (b)加热所述酰氨基胺中间体和至少一种二烯的混合物,从而形成所述酰氨基胺产物。
[0027] 在另一个实施方案中,所述胺加合物为胺产物,并且所述方法包括使至少一种不饱和脂肪族叔胺化合物与至少一种二烯反应,从而形成所述胺产物。
[0028] 在第三个方面,本发明涉及一种表面活性剂组合物,包含至少一种衍生自本发明的胺加合物的表面活性剂化合物。
[0029] 在一个实施方案中,所述表面活性剂组合物包含至少一种衍生自本发明的酰氨基胺产物的表面活性剂化合物。
[0030] 在另一个实施方案中,所述表面活性剂组合物包含至少一种衍生自本发明的胺加合物的表面活性剂化合物。
[0031] 在第四个方面,本发明涉及一种表面活性剂组合物,包含至少一种符合结构(I)的表面活性剂化合物:
[0032]
[0033] 其中:21
[0034] R 为至少一种二烯与至少一种不饱和脂肪族基的加合,所述二烯典型地为(C4-C20)二烯,22
[0035] R 为-CH2-或符合以下结构的酰胺基:
[0036]
[0037] R3为二价烃基,其任选地被一个或多个具有羟基的原子取代,R3更典型地为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,
[0038] R4和R5各自独立地为烷基、环烷基、芳基、或芳烷基,或者可以与它们各自所连接22
的氮原子一起稠合形成杂环4至8元环的形式,或者,如果R 为-CH2-,则其可以为氢封端的亚烷基氧,
[0039] R6 不 存 在 或 为H、烷 基、环 烷 基、烯 基、芳 烷 基、O-、-(CH2)n-COO-、或[0040] 各R7独立地为H或羟基,
[0041] n为1至4的整数,
[0042] m为0至4的整数,更典型地为1至4的整数,并且
[0043] X-为阴离子平衡离子,并且
[0044] 进一步的条件是:
[0045] 如果R6不存在,则与R4和R5各自连接的氮原子上的正电荷不存在,并且X-平衡离子也不存在,以及
[0046] 如果R6为O-、-(CH2)n-COO-、或 则X-平衡离子不存在。
[0047] 在一个实施方案中,所述表面活性剂组合物包含至少一种符合结构(II)的表面活性剂化合物:
[0048]
[0049] 其中:
[0050] R1为符合以下结构的酰基:
[0051]
[0052] R2为至少一种二烯与至少一种不饱和脂肪族烃基的加合,所述二烯典型地为(C4-C20)二烯,
[0053] R3为二价烃基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,R3更典型地为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,
[0054] R4和R5各自独立地为烷基、环烷基、芳基、或芳烷基,或者可以与它们各自所连接的氮原子一起稠合形成杂环4至8元环的形式,
[0055] R6 不 存 在 或 为H、烷 基、环 烷 基、烯 基、芳 烷 基、O-、-(CH2)n-COO-、或[0056] 各R7独立地为H或羟基,
[0057] n为1至4的整数,
[0058] m为0至4的整数,更典型地为1至4的整数,并且
[0059] X-为阴离子平衡离子,并且
[0060] 进一步的条件是:
[0061] 如果R6不存在,则与R4和R5各自连接的氮原子上的正电荷不存在,并且X-平衡离子也不存在,以及
[0062] 如果R6为O-、-(CH2)n-COO-、或 则X-平衡离子不存在。
[0063] 在另一个实施方案中,所述表面活性剂组合物包含至少一种符合结构(III)的表面活性剂化合物:
[0064]
[0065] 其中:
[0066] R21为至少一种二烯与至少一种不饱和脂肪族烃基的加合,所述二烯典型地为(C4-C20)二烯,
[0067] R4和R5各自独立地为烷基、环烷基、芳基、芳烷基、或氢封端的亚烷基氧,或者可以与它们各自所连接的氮原子一起稠合形成杂环4至8元环的形式,
[0068] R6 不 存 在 或 为H、烷 基、环 烷 基、烯 基、芳 烷 基、O-、-(CH2)n-COO-、或[0069] 各R7独立地为H或羟基,
[0070] n为1至4的整数,
[0071] m为0至4的整数,更典型地为1至4的整数,并且
[0072] X-为阴离子平衡离子,并且
[0073] 进一步的条件是:
[0074] 如果R6不存在,则与R4和R5各自连接的氮原子上的正电荷不存在,并且X-平衡离子也不存在,以及
[0075] 如果R6为O-、-(CH2)n-COO-、或 则X-平衡离子不存在。
[0076] 在第五个方面,本发明涉及一种用于处理颗粒的方法,包括:将所述颗粒分散在包含一种或多种本发明表面活性剂的含流体中,以形成含水颗粒分散液;以及通过将所述含水颗粒分散液经管道送来输送所述含水颗粒分散液。
[0077] 在第六个方面,本发明涉及一种用于压裂地层的方法,包括:在足够使地层压裂的压下,将包含本发明表面活性剂组合物的流体经井眼泵送至所述地层中。
[0078] 在第七个方面,本发明涉及一种用于提高从具有生产井眼的储层中采收石油的采收率的方法,包括:
[0079] (a)将含水驱替流体引入所述储层中的与所述生产井眼的地点不同的一个或多个地点,所述流体包含本发明的表面活性剂组合物,以及
[0080] (b)通过所述生产井眼开采石油。
[0081] 与衍生自具有不饱和脂肪族烃链(其并未通过在二烯存在下进行加热而改性)的不饱和脂肪酰基化合物的类似表面活性剂组合物相比,本发明的二烯改性的表面活性剂组合物可提供改善的稠化效率、在石油存在时具有改善的稠化性能的稳定性、改善的该表面活性剂化合物和聚合物(例如聚丙烯酰胺)的共混物的稳定性、降低的在矿物表面(例如多孔含油岩层的表面)上的吸附性、和/或改善的热稳定性
[0082] 附图简要说明
[0083] 图1示出了实施例1A、1B和1C以及比较例C1各自的甜菜碱表面活性剂组合物在盐水组合物1中的溶液的粘度相对于温度的图表。
[0084] 图2示出了实施例1B和比较例C1各自的甜菜碱表面活性剂组合物在盐水组合物2中的溶液的粘度相对于温度的图表。
[0085] 图3示出了实施例1B的甜菜碱表面活性剂在盐水组合物1和2各自中的溶液的粘度分别与比较例C1的甜菜碱表面活性剂的类似溶液的粘度之间的比值相对于温度的图表。
[0086] 图4示出了实施例2和比较例C2各自的磺基甜菜碱表面活性剂组合物在盐水组合物4中的溶液的粘度相对于温度的图表。
[0087] 图5示出了实施例2和比较例C2各自的磺基甜菜碱表面活性剂组合物在盐水组合物5中的溶液的粘度相对于温度的图表。
[0088] 图6示出了实施例2的磺基甜菜碱表面活性剂在盐水组合物4和5各自中的溶液的粘度分别与比较例C2的磺基甜菜碱表面活性剂的类似溶液的粘度之间的比值相对于温度的图表。

具体实施方式

[0089] 如本文所用,与有机基团相关的术语“(Cx-Cy)”(其中x和y各自为整数)是指该基团的每个基团可以含有x个碳原子至y个碳原子。
[0090] 如本文所用,与烃取代基、基团或链相关的术语“脂肪族”是指烃取代基、基团或链含有8至36个碳原子,并且如本文所用,与化合物(如酰基化合物、甘油酯、或酸)相关的术语“脂肪族”是指该化合物的每分子化合物含有至少一个脂肪烃取代基、基团或链。
[0091] 如本文所用,术语“加合物”是指通过两个独立的化学部分A和B按以下方式直接结合而形成的化学物质,所述方式为:在部分A和B中,连接可以变化,但是没有原子损失。
[0092] 如本文所用,术语“酰基”是指符合以下结构的基团:
[0093]
[0094] 其中R为烃基,在脂肪酰基的情况下,R为脂肪族烃基,并且在不饱和脂肪族酰基的情况下,R为不饱和脂肪族烃基。
[0095] 如本文所用,术语“烷基”是指饱和直链或支链烃基,例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、正己基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基和三十烷基。
[0096] 如本文所用,术语“亚烷基”是指二价无环饱和烃基,包括亚甲基、聚亚甲基、和烷基取代的聚亚甲基基团,例如,二亚甲基、四亚甲基和2-甲基三亚甲基。
[0097] 如本文所用,术语“环烷基”是指饱和环烃基,例如,环戊基和环己基。
[0098] 如本文所用,术语“烯基”是指含有一个或多个碳碳双键的不饱和直链、支链、或环状烃基,例如,乙烯基、2-丙烯基、顺-8-十七碳烯基、顺-8-顺-11-十七碳烯基、顺-8-顺-11-顺-14-十七碳烯基和顺-12-二十一碳烯基(cis-12-uncosenyl)。
[0099] 如本文所用,术语“芳基”是指含有一个或多个六元碳环(该六元碳环的不饱和度可由三个共轭双键来表示)的一价不饱和烃基,所述芳基可以在其一个或多个成环碳上被羟基、烷基、烯基、卤素、卤代烷基、或氨基取代,所述芳基例如是,苯氧基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、氯苯基、三氯甲基苯基、氨基苯基和三苯乙烯基苯基。
[0100] 如本文所用,术语“芳烷基”是指被一个或多个芳基取代的烷基,例如,苯基甲基、苯基乙基和三苯基甲基。
[0101] 如本文所用,“氢封端的亚烷基氧”是指氢封端的亚烷基氧或多(亚烷基氧)基团,例如,符合下式的氢封端的亚烷基氧或多(亚烷基氧)基团:
[0102]
[0103] 其中:
[0104] p和q各自独立地为2至6的整数,更典型地为2,
[0105] 各r独立地为0至约50的整数,
[0106] 各s独立地为1至约50的整数,并且
[0107] t为1至50的整数,前提是t乘以r+s之和的积小于或等于约50,
[0108] 该氢封端的亚烷基氧或多(亚烷基氧)基团包括(例如)羟乙基、羟丙基、羟丁基、氢封端的多(亚乙基氧基)、氢封端的多(亚丙基氧基)、氢封端的多(亚丁基氧基)、和氢封端的多(亚乙基氧基-亚丙基氧基)基团,并且其中氢封端的多(亚烷基氧)基团含有两个或多个不同组成的亚烷基氧单元,例如,其中-(CpH2pO)-和-(CqH2qO)-基团(p不等于q)都存在,各个亚烷基氧单元可以按随机、嵌段、或交替的顺序排列。
[0109] 合适的二烯包括(C4-C30)二烯,更典型地为(C4-C30)共轭二烯,该二烯可以是无环的(如异戊二烯、丁二烯和二甲基丁二烯)或环状的(如环戊二烯和环己二烯)。
[0110] 在一个实施方案中,所述二烯包括环戊二烯、一个或多个烷基取代的环戊二烯,更典型地,一个或多个取代的环戊二烯(在其一个或多个成环碳原子上各自独立地被(C1-C4)烷基取代)、或环戊二烯与一个或多个取代的环戊二烯的混合物。合适的取代的环戊二烯包括1-烷基环戊二烯(例如1-甲基环戊二烯)、2-烷基环戊二烯(例如2-甲基环戊二烯)及其混合物。
[0111] 在一个实施方案中,所述二烯通过以下方式原位生成:向反应混合物中加入二烯前体(即,在相关的反应条件下能够形成二烯的化合物),从而形成加合产物中间体或者形成酰氨基胺中间体与二烯的加合产物。合适的二烯前体包括(例如)二环戊二烯。
[0112] 合适的不饱和脂肪酰基化合物的每个分子包括至少一个不饱和脂肪族烃链。在一个实施方案中,脂肪酰基化合物选自由不饱和脂肪酸甘油酯、不饱和脂肪酸、和不饱和脂肪酸烷基酯构成的组。
[0113] 合适的脂肪酰基化合物包括衍生自脂肪族甘油三酯的那些。合适的脂肪族甘油三酯的来源包括植物油,例如,棕榈油、大豆油、菜籽油、高芥酸菜籽油、葵花籽油花生油籽油、棕榈仁油、亚麻籽油椰子油橄榄油、红花油、芝麻油、海甘蓝油、妥尔油和芥花油;以及动物脂,例如油和鱼油。如本文所用,“菜籽油”包括高芥酸菜籽油以及低芥酸菜籽油,后者也称作“芥花油”。以上所列的其他油中的某些变型也是已知的,例如,高油和非常高油的葵花油和芥花油。如本文所述,这些植物油可以以独立的形式、变化的形式(如下文所述的脂肪酸和脂肪酸酯的形式)、以及来自于单一来源或来自于一种类型油或多种类型油的混合物的甘油三酯油的组分的形式、或其变化的形式应用于本发明中。
[0114] 给定的甘油三酯分子通常包括被三个脂肪酸部分酯化的甘油部分。因此,当水解时,每个甘油三酯分子将会生成三个脂肪酸残基。给定油料的可特定识别的脂肪酸残基的分布通常由以下来表征:各脂肪酸的量占得自油料水解的全部脂肪酸混合物的重量百分比。例如,来自于大豆油水解的全部脂肪酸残基混合物的常规组成包括:10.5重量%棕榈酸、4.5重量%硬脂酸、23.0重量%油酸、53.0重量%亚油酸、7.5重量%亚麻酸、和1.5重量%其他脂肪酸。
[0115] 在不饱和甘油三酯油中,每个甘油三酯分子中所存在的平均双键数可基于通过该油的甘油三酯水解产生的脂肪酸残基混合物的脂肪酸残基的分布来计算。因此,脂肪酸在给定油中的分布可容易地通过本领域技术人员已知的方法来确定。特别适用于本发明中的不饱和甘油三酯油通常具有不超过约5.0的平均不饱和含量,更典型地为约2.5至约3.5。例如,平均计算,大豆油中的每个甘油三酯分子含有约4.5个双键,其分布在不同的烃链中(每个甘油三酯分子有三个链),即,大豆油的平均不饱和含量为约4.5。其原因在于以下事实:大豆油包括甘油三酯的混合物,并且大豆油的每个甘油三酯分子通常具有脂肪酸残基的混合物。
[0116] 表征不饱和甘油三酯油的甘油三酯分子中所存在的平均双键数的另一个度量是油的碘值。甘油三酯或甘油三酯混合物的碘值可通过已知的方法确定,通常通过Wijs方法(A.O.C.S.Cd 1-25)确定。典型地,不饱和甘油三酯油的碘值不超过约150,更典型地为约50至约150,还更典型地为约70至约140,并且还更典型地为约80至约130。
[0117] 在一个实施方案中,不饱和脂肪酸或脂肪酸烷基酯包括一种或多种符合结构(II)的化合物:
[0118]
[0119] 其中:
[0120] R11为(C6-C30)烯基,更典型地为(C6-C24)烯基,并且
[0121] R12为H或(C1-C6)烷基。
[0122] 在一个实施方案中,不饱和脂肪酰基化合物包括一种或多种符合结构(I)的11
化合物,其中R 为单不饱和或多不饱和的(C6-C24)烯基,例如,顺-9-十六碳烯基、全顺-7,10,13-十六碳三烯基、顺-6-十八碳烯基、反-6-十八碳烯基、顺-7-十八碳烯基、顺-9-十八碳烯基、反-9-十八碳烯基、顺-11-十八碳烯基、反-11-十八碳烯基、顺-12-十八碳烯基、顺,顺-9,12-十八碳二烯基、反-9,12-十八碳二烯基、全顺-6,9,12-十八碳三烯基、全顺-9,12,15-十八碳三烯基、全顺-6,9,12,15-十八碳四烯基、顺-11-二十碳烯基、顺,顺-11,14-二十碳二烯基、全顺-11,14,17-二十碳三烯基、全顺-5,8,11,14-二十碳四烯基、全顺-8,11,14,17-二十碳四烯基、全顺-5,8,11,14,17-二十碳五烯基、顺-13-二十二碳烯基、顺,顺-13,16-二十二
碳二烯基、全顺-6,9,12-二十二碳三烯基、全顺-7,10,13,16-二十二碳四烯基、全顺-7,10,13,16,19-二十二碳五烯基、全顺-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯基、顺-15-四十碳烯基、全顺-9,12,15,18,21-四十碳五烯基、或全顺-6,9,12,15,18,21-四十碳六烯基。
[0123] 合适的不饱和脂肪酸包括(例如)肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、杉皮酸(sapienic acid)、油酸、反油酸、异油酸、亚油酸、反式亚麻酸、α-亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥酸和二十二碳六烯酸(docoahexanoic acid)。
[0124] 合适的不饱和脂肪酸可通过不饱和脂肪酸甘油三酯的水解或不饱和磷脂的水解、或者更不常见地由烯烃的羟基羧基化而得到。
[0125] 合适的不饱和脂肪酸甲酯可通过(例如)以下方法而得到:任意上述不饱和脂肪酸或它们相应的甘油酯中的一种或多种与(C1-C6)烷醇的酸催化酯化,或者该相应的甘油酯与(C1-C6)烷醇的酯交换。
[0126] 在一个实施方案中,不饱和脂肪酰基化合物被用作起始原料,由该起始原料来制备不饱和脂肪族叔胺化合物,这可通过已知的方法来实现,例如通过以下方法实现:
[0127] (a)不饱和酰基化合物进行反应形成不饱和脂肪酰胺化合物,例如(i)通过脂肪族甘油酯或脂肪酸酯与氨进行氨解,或者(ii)通过脂肪酸与氨水进行脱水,
[0128] (b)不饱和脂肪酰胺化合物进行脱水生成不饱和脂肪腈化合物;
[0129] (c)不饱和脂肪腈化合物的氰基选择性氢化生成不饱和脂肪族伯胺化合物,以及[0130] (d)在还原性条件下,利用甲或甲醛前体使不饱和脂肪族伯胺化合物甲基化,从而生成不饱和脂肪族叔胺化合物。
[0131] 在一个实施方案中,制备加合中间体的方法包括:在密闭体系(例如不锈搅拌反应器)中,将不饱和脂肪酰胺化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物与二烯加热至高达约300℃、更典型地为约100℃至约300℃的高温,加热约24小时,更典型地为约1小时至约24小时。通常在惰性气氛(例如氮气氛)中将该不饱和脂肪酰胺化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物预热至反应温度,之后密封反应器,并在约12个小时的时间段(更典型在约30分钟至约12小时的时间段)内将二烯组分逐渐加入到液面以下。随后进一步加热多达约24小时的时间,通过蒸馏除去挥发性组分,例如,在反应器仍然处于高温时可进行减压,并通过蒸馏将在这种状态下挥发的组分除去。蒸馏的程度可任选地通过向体系施加真空以减小压力而得以增加。所用的真空度通常限制为保持在至少0.1mm Hg的绝对压力。
[0132] 至少一种不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的不饱和脂肪烃链可以为单不饱和的(即,每条链含有一个双键)或多不饱和的(即,每条链含有两个或更多个双键)。给定的多不饱和脂肪烃链的两个或更多个双键可为共轭双键或非共轭双键。多不饱和脂肪烃链的非共轭双键可以任选地(例如)通过加热和/或通过加入碘之类的催化剂来异构化,从而在所述不饱和脂肪烃连中生成共轭双键。
[0133] 在一个实施方案中,加热二烯和不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的混合物导致该二烯与该不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的加合物的生成。脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的双键可作为亲双烯体(或者可供选择地,二烯的双键中的一个双键可作为亲双烯体),并在多不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的脂肪烃链中与二烯部分发生反应。同样地,给定的二烯分子的一个双键可作为另一个二烯分子的亲双烯体,并且不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的不饱和脂肪烃链的给定双键可作为该不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的另一个多不饱和脂肪烃链上的一组共轭双键的亲双烯体。
[0134] 在一个实施方案中,在适合于生成至少一种二烯与至少一种不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的4+2环状加合物(即,Diels-Alder加合物)的条件下,对包含至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的混合物加热。
[0135] 在一个实施方案中,对二烯和不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的混合物进行加热会生成加合中间体或加合产物,其包括至少一种二烯和至少一种不饱和脂肪酰基化合物的Diels-Alder加合物,这是通过二烯与不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的双键之间的反应生成的,或者是通过二烯的双键与多不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的共轭双键之间的反应生成的。在二烯和不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物的各种不饱和位点之中,各种反应的可能性可能产生更多样化的加合中间体或加合产物的混合物,其可能还包括(例如)聚合二烯(如聚环戊二烯)、具有交联的脂肪烃链的脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物、具有非交联的脂肪烃链的脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物与聚合二烯的加合物、具有交联的脂肪烃链的脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物与非聚合二烯的加合物、以及具有交联的脂肪烃链的脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物与聚合二烯的加合物。
[0136] 在一个实施方案中,将不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物与一定量的环戊二烯的混合物在至少约200℃的温度下加热足够的反应时间,从而达到脂肪酰基化合物或脂肪族叔胺化合物的性质发生所需的改性(例如,稠化效率的增加),然后在反应时间结束时将未反应的二烯从混合物中除去(例如,通过在真空下提取反应产物),其中所述环戊二烯的量足够使每分子的不饱和脂肪酰基化合物或不饱和脂肪族叔胺化合物平均生成0.1至10个环状加合物。
[0137] 在一个实施方案中,所述二胺包括一种或多种符合结构(III)的二胺:
[0138]
[0139] 其中R3、R4和R5各自如上所述。
[0140] 在一个实施方案中,甘油三酯或其他酯加合中间体的酰胺化是通过以下方法来实现的:通常地,在酸催化剂(如甲酸)或碱催化剂(如甲醇钠)的存在下,将甘油三酯或其他酯与1至1.5摩尔当量(更典型地为大于1至1.3摩尔当量)的二胺混合,并使该混合物在搅拌反应器中保持处于典型地大于100℃至约180℃、更典型地约110℃至约160℃的高温下,直至通过FTIR分析不再能够观察到酯基。之后通过在高至180℃的高温下,以及50毫巴以下、更典型地为1毫巴至50毫巴的绝对压力下进行真空蒸馏来除去过量的胺,直到不再观察到馏出物。
[0141] 在一个实施方案中,本发明的组合物为至少一种符合结构(I)的表面活性剂化合物的水溶液的形式,更典型地为两种或更多种符合结构(I)的表面活性剂化合物的混合物的形式。
[0142] 在一个实施方案中,R2为至少一种二烯与至少一种植物油的脂肪烃取代基的加合,其中所述二烯选自由环戊二烯、丁二烯和异戊二烯构成的组,所述植物油更典型地为选自由亚麻籽油、芥花油、大豆油、菜籽油、海甘蓝油、妥尔油和葵花油构成的组的植物油。
[0143] 在一个实施方案中,R3为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代。
[0144] X-可以为适合于保持结构(I)化合物的阳离子部分的电平衡的任意阴离子,更具体而言,所述阳离子部分为符合结构(I.b)的酰氨基胺盐或酰氨基季铵盐化合物的实施方案,其各自包含氮阳离子。合适的阴离子包括(例如)氯离子、溴离子、碘离子、甲基硫酸根、乙基硫酸根、p-甲苯磺酸根、硫酸根、磷酸根、乙酸根、丙酸根、乳酸根、琥珀酸根、谷氨酸根、6 -
戊二酸根、来酸根、己二酸根、或聚丙烯酸根阴离子。当R 为H时,则X 更典型地为一价
5 -
或多价酸的阴离子平衡离子。当R 为烷基、环烷基、烯基、或芳烷基时,则X 更典型地为一价酸的阴离子平衡离子。
[0145] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.a)的化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(I.a)的化合物的混合物:
[0146]
[0147] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物,21 22 4 5
R 、R 、R 和R 各自如上所述。
[0148] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.a)的酰氨基胺化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(II.a)的化合物的混合物:
[0149]
[0150] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物,1 3 4 5
R、R、R 和R 各自如上所述。
[0151] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(III.a)的化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(III.a)的化合物的混合物:
[0152]
[0153] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物,R21、R4和R5各自如上所述。
[0154] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.b)的化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(I.b)的化合物的混合物:
[0155]
[0156] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0157] R21、R22、和X-各自如上所述,并且
[0158] R4、R5和R6各自独立地为H、(C1-C6)烷基、或氢封端的亚烷基氧,更典型地各自为甲基。
[0159] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.b)的酰氨基胺盐或酰氨基季铵盐,更典型地为两种或更多种符合结构(II.b)的化合物的混合物:
[0160]
[0161] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0162] R1、R3、和X-各自如上所述,并且
[0163] R4、R5和R6各自独立地为H或(C1-C6)烷基,更典型地各自为甲基。
[0164] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(III.b)的化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(III.b)的化合物的混合物:
[0165]
[0166] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:21 -
[0167] R 和X 各自如上所述,并且4 5 6
[0168] R、R 和R 各自独立地为H、(C1-C6)烷基、或氢封端的亚烷基氧,更典型地各自为甲基。4 5 6
[0169] 在符合结构(I.b)、(II.b)或(III.b)的化合物的一个实施方案中,R、R 和R 各自为H。4
[0170] 在符合结构(I.b)或(III.b)的化合物的一个实施方案中,R 为(C1-C6)烷基或氢5 6
封端的亚烷基氧,R 和R 各自为H。
4
[0171] 在一个实施方案中,符合结构(II.b)的化合物为酰氨基胺盐,其中R 为(C1-C6)烷5 6
基,R 和R 各自为H。
4 5
[0172] 在符合结构(I.b)或(III.b)的化合物的一个实施方案中,R 和R 各自独立地为6
(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧,R 为H。
4 5
[0173] 在一个实施方案中,符合结构(II.b)的化合物为酰氨基胺盐,其中R 和R 各自独6
立地为(C1-C6)烷基,R 为H。
[0174] 在符合结构(I.b)或(III.b)的化合物的一个实施方案中,R4、R5和R6各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧。
[0175] 在一个实施方案中,符合结构(II.b)的化合物为酰氨基季铵盐,其中R4、R5和R6各自独立地为(C1-C6)烷基。
[0176] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.c)的甜菜碱化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(I.c)的化合物的混合物:
[0177]
[0178] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0179] R21和R22各自如上所述,
[0180] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧,
[0181] R6为-(CH2)n-COO-,并且
[0182] n为1至4的整数,更典型地为1。
[0183] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.c)的甜菜碱化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(II.c)的化合物的混合物:
[0184]
[0185] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:1 3
[0186] R 和R 各自如上所述,4 5
[0187] R 和R 各自独立地为(C1-C6)烷基,6 -
[0188] R 为-(CH2)n-COO,并且
[0189] n为1至4的整数,更典型地为1。
[0190] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(III.c)的甜菜碱化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(III.c)的化合物的混合物:
[0191]
[0192] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0193] R21如上所述,
[0194] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧,
[0195] R6为-(CH2)n-COO-,并且
[0196] n为1至4的整数,更典型地为1。
[0197] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.c)或(III.c)的甜菜碱,更典型地为两种或更多种符合结构(I.c)或(III.c)的甜菜碱化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0198] R21和R22各自如上所述,
[0199] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧,
[0200] R6为-(CH2)n-COO-,并且
[0201] n为1至4的整数,更典型地为1。
[0202] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.c)的甜菜碱,更典型地为两种或更多种符合结构(II.c)的甜菜碱化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0203] R1如上所述,
[0204] R3为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,[0205] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基,
[0206] R6为-(CH2)n-COO-,并且
[0207] n为1至4的整数,更典型地为1。
[0208] 在另一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.c)或(III.c)的磺基甜菜碱化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(I.c)或(III.c)的磺基甜菜碱化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0209] R21和R22各自如上所述,
[0210] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧,
[0211] R6为
[0212] m为0至4的整数,更典型地为1,并且
[0213] 各R7独立地为H或羟基,更典型地为羟基。
[0214] 在另一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.c)的磺基甜菜碱化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(II.c)的磺基甜菜碱化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0215] R1和R3各自如上所述,
[0216] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基,6
[0217] R 为
[0218] m为0至4的整数,更典型地为1,并且7
[0219] 各R 独立地为H或羟基,更典型地为羟基。
[0220] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.c)或(III.c)的磺基甜菜碱,更典型地为两种或更多种符合结构(I.c)或(III.c)的磺基甜菜碱化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0221] R21和R22各自如上所述,
[0222] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧,6
[0223] R 为
[0224] m为0至4的整数,更典型地为1,并且
[0225] 各R7独立地为H或羟基,更典型地为羟基。
[0226] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.c)的磺基甜菜碱,更典型地为两种或更多种符合结构(II.c)的磺基甜菜碱化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0227] R1如上所述,
[0228] R3为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,[0229] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基,6
[0230] R 为
[0231] m为0至4的整数,更典型地为1,并且
[0232] 各R7独立地为H或羟基,更典型地为羟基。
[0233] 在一个实施方案中,R6为O-,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.d)的氧化胺化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(I.d)的氧化胺化合物的混合物:
[0234]
[0235] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:21 22
[0236] R 和R 各自如上所述,并且4 5
[0237] R 和R 各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧。6 -
[0238] 在一个实施方案中,R 为O,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.d)的氧化胺化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(II.d)的氧化胺化合物的混合物:
[0239]
[0240] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0241] R1和R3各自如上所述,并且
[0242] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基。
[0243] 在一个实施方案中,R6为O-,本发明的组合物包含至少一种符合结构(III.d)的氧化胺化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(III.d)的氧化胺化合物的混合物:
[0244]
[0245] 其中,对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0246] R21如上所述,并且
[0247] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧。
[0248] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(I.d)或(III.d)的氧化胺化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(I.d)或(III.d)的氧化胺化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0249] R21和R22各自如上所述,并且
[0250] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基或氢封端的亚烷基氧。
[0251] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含至少一种符合结构(II.d)的氧化胺化合物,更典型地为两种或更多种符合结构(II.d)的氧化胺化合物的混合物,其中对于这种化合物、或独立地对于这两种或更多种化合物中的每种化合物:
[0252] R1如上所述,
[0253] R3为直链或支链(C2-C6)亚烷基,其任选地被一个或多个具有羟基的碳原子取代,并且
[0254] R4和R5各自独立地为(C1-C6)烷基。
[0255] 在一个实施方案中,本发明的组合物包含两种或更多种选自符合以下结构的化合物的混合物:如上所述的结构(I)、(II)、(III)、(I.a)、(II.a)、(III.a)、(I.b)、(II.b)、(III.b)、(I.c)、(II.c)、(III.c)、(I.d)、(II.d)或(III.d),其中这些化合物中的至少一者与这些化合物中其他成员中的至少一者的不同之处在于它们各自的取代基R1、R3、R4、R5、R6和R21中的至少一者。
[0256] 符合结构(I.b)、(I.c)和(I.d)的化合物各自可以通过已知的合成方法由结构(I.a)的化合物制备,例如:
[0257] (i)用酸处理结构(I.a)的化合物,以形成符合结构(I.b)的盐化合物,[0258] (ii)使结构(I.a)的胺化合物季铵化,以形成符合结构(I.b)的盐化合物,[0259] (iii)用(例如)一氯乙酸钠使结构(I.a)的胺化合物羧甲基化,以形成符合结构(I.c)的甜菜碱化合物,
[0260] (iv)使结构(I.a)的胺化合物与(例如)磺内酯或3-氯-2-羟丙基磺酸钠发生反应,以形成符合结构(I.c)磺基甜菜碱化合物,以及
[0261] (v)使结构(I.a)的胺化合物与过氧化氢发生氧化作用,以形成符合结构(I.d)的化合物。
[0262] 符合结构(II.b)、(II.c)和(II.d)的化合物各自可以通过已知的合成方法由结构(II.a)的化合物制备,例如:
[0263] (i)用酸处理结构(II.a)的酰氨基胺化合物,以形成符合结构(II.b)的胺盐化合物,
[0264] (ii)使结构(II.a)的酰氨基胺化合物季铵化,以形成符合结构(II.b)的季铵盐化合物,
[0265] (iii)用(例如)一氯乙酸钠使结构(II.a)的酰氨基胺化合物羧甲基化,以形成符合结构(II.c)的甜菜碱化合物,
[0266] (iv)使结构(II.a)的酰氨基胺化合物与(例如)磺内酯或3-氯-2-羟丙基磺酸钠发生反应,以形成符合结构(II.c)磺基甜菜碱化合物,以及
[0267] (v)使结构(II.a)的酰氨基胺化合物与过氧化氢发生氧化作用,以形成符合结构(II.d)的氧化胺化合物。
[0268] 符合结构(III.b)、(III.c)和(III.d)的化合物各自可以通过已知的合成方法由结构(III.a)的化合物制备,例如:
[0269] (i)用酸处理结构(III.a)的胺化合物,以形成符合结构(III.b)的胺盐化合物,[0270] (ii)使结构(III.a)的胺化合物季铵化,以形成符合结构(III.b)的季铵盐化合物,
[0271] (iii)用(例如)一氯乙酸钠使结构(III.a)的胺化合物羧甲基化,以形成符合结构(III.c)的甜菜碱化合物,
[0272] (iv)使结构(III.a)的胺化合物与(例如)磺内酯或3-氯-2-羟丙基磺酸钠发生反应,以形成符合结构(III.c)磺基甜菜碱化合物,以及
[0273] (v)使结构(III.a)的胺化合物与过氧化氢发生氧化作用,以形成符合结构(III.d)的氧化胺化合物。
[0274] 在一个实施方案中,在少量其他化合物(例如,胺、二胺、脂肪酸、脂肪酸甘油单酯、脂肪酸甘油二酯和/或脂肪酸甘油三酯、脂肪酸甲酯、甘油、盐和/或诸如低聚二烯之类的副产物)的存在下,本发明的组合物包含一种或多种符合结构(I.a)、(II.a)、(III.a)、(I.b)、(II.b)、(III.b)、(I.c)、(II.c)、(III.c)、(I.d)、(II.d)或(III.d)的化合物,并且在组合物包含符合结构(I.b)、(II.b)、(III.b)、(I.c)、(II.c)、(III.c)、(I.d)、(II.d)或(III.d)的化合物的情况下,符合各结构(I.a)、(II.a)或(III.a)的化合物(由其衍生为上述的化合物)、以及符合结构(I.a)、(II.a)或(III.a)的各化合物的各反应(i)-(v)中未转化的反应物都如上所述。
[0275] 所加成的加合物可任选地利用各种技术进行还原,例如,在非均相的贵金属或过渡金属氢化催化剂(如钯、铂、镍或高度选择性的-铬催化剂)的存在下,用氢使所述加合物氢化。适合于将环加成加合物氢化的方法和条件包括通常应用于使植物油料(如大豆油)氢化的那些。
[0276] 本发明的表面活性剂化合物可作为表面活性剂在各种领域广泛应用,这些领域例如是个人护理(如个人护理组合物的表面活性剂组分)、家庭护理(如家庭护理组合物的表面活性剂组分)、油田服务(如用于地层压裂和提高采油率的过程的组合物中的表面活性剂组分)、以及农业(例如农药组合物中的辅料组分)。
[0277] 适合于石油商业生产的地下油藏最初含有充足的能量,该能量可为各种形式,例如气顶、油中溶解的气体、或水压,从而将油从储层转移至已经钻入该储层内的石油生产井中,这样就能够将石油从生产井眼中泵送出来从而将石油开采出来。在储层作业持续一段时间之后,储层中可用的能量可能会衰弱至这样的程度:其不再足够使石油以足以允许持续进行有效的井作业的速率转移至井。这种情况发生的同时会导致大量的石油残留在储层中。已经开发辅助采油法(如压裂工艺和驱替工艺)来提高贫油储层的开采率。在压裂过程中,利用高度加压的含水压裂液将含油地层压裂,从而为石油从储层流至生产井眼提供额外的路径。在驱替过程中,将含水驱替流体引入到储层中,从而将石油从储层驱替至生产井眼。通过在与生产井眼所处地点不同的一个或多个注入井处向储层内注入驱替流体,从而将该流体引入到油储层中,该流体从注入井流过储层而流向生产井眼,从而将石油从储层驱替至生产井眼。
[0278] 在一个实施方案中,本发明的含水流体组合物用于处理颗粒的方法中,所述颗粒为岩屑,通常为矿物颗粒,其是在建造结构体(如道路、桥梁建筑物、矿井或隧道)或在钻进油和/或气井期间,对地质层进行采掘的过程中(例如在挖掘、钻进、钻孔、爆破、疏浚、或隧穿等过程中)产生的。所述颗粒通常具有从细粉末至粗砂砾(如粉尘、沙子和砂砾)范围内的颗粒大小。岩屑颗粒与含水流体组合物混合形成含水颗粒分散液,并根据需要通过(例如)经管道泵送分散液来输送所述含水颗粒分散液。基于100重量份的分散液的液体组分,该颗粒分散液通常含有90重量份至约99.9重量份的水,约0.1重量份至约10重量份(或者在一个实施方案中,约0.5重量份至约5重量份)的本发明表面活性剂,以及约5重量份至约150重量份的矿物颗粒。该颗粒处理方法在已知的颗粒处理应用中是有用的,这些应用例如,将矿物加工废料输送并安放在地下洞穴中,装填露天采场或采石场,将粘土或其他衬垫放置在支撑物或储存器中,通过在地下布置大量固体使火与氧源封隔从而熄灭和/或蕴藏矿火,以及事先用固体填充矿井空穴来防止地表塌陷。
[0279] 在一个实施方案中,本发明的含水流体组合物作为压裂液用于地表层的水力压裂的方法中,以促进从地层中开采出流体(诸如石油和/或天然气等)。在至少足够启动和/或扩展地层中的一个或多个裂缝的压力和流速下,将压裂液通过井眼注入并背离地层的表面。在一个实施方案中,用于本发明的压裂方法的含水流体还包含分散在压裂液中的支撑剂。合适的支撑剂为诸如沙子、矾土颗粒或玻璃珠之类的无机颗粒,并且通常在约20目至约40目的范围内。基于100重量份的该压裂液组合物的液体组分,该组合物通常包含约90重量份至约100重量份的水,约0.1重量份至约10重量份(或者在一个实施方案中,约0.5重量份至约5重量份)的本发明表面活性剂,以及约10重量份至约150重量份的支撑剂。支撑剂颗粒通过加压的压裂液流输送至地质层的裂缝中,并且当压裂液流中断时保持裂缝不会复原。支撑剂填充的裂缝提供了渗透性的通道,地层流体通过该通道能够流动至井眼,之后被取出。水力压裂液能够经受高温和剪切速率
[0280] 典型地,驱替流体为具有高盐含量的含水盐水溶液,例如,每升驱替流体含有高达约200g的盐,更典型地,每升驱替流体含有高达约100g的盐,还更典型地,每升驱替流体含有5g至80g的盐。合适的盐可以为有机或无机盐,包括一价、二价和三价物质。半咸水和咸水中所通常包含的无机盐包括但不限于、钠、、镁、锌、的氯化物和溴化物的盐。
[0281] 为了驱使石油朝向生产井眼而注入,需要对驱替流体施加充足的压力梯度以克服储层的阻力,从而使流体流动。已经向油田驱替流体中加入表面活性剂来降低在石油/水界面处的表面张力,从而减小驱替流体的压力和流速,以满足将石油从储层驱使至生产井眼的要求。
[0282] 在一个实施方案中,驱替流体包含一定量的本发明表面活性剂组合物,其量足以将石油/驱替流体界面的表面张力降低至小于或等于约10毫牛顿/米(“mN/m”),更典型地降低至小于或等于约1mN/m,还更典型地降低至小于或等于约0.1mN/m,该表面张力利用(例如)25℃下的滴重法测定。为了使界面表面张力具有所需的降低量,本发明表面活性剂组合物的需求量根据多种因素而有所不同,这些因素包括表面活性剂的种类,流体中的盐水含量,以及驱替流体中的杂质。
[0283] 驱替流体流过储层的流动能够导致不希望的驱替流体流过储层而发生短路或“指进”,并导致从生产井眼中泵出的油中所夹杂的水量增加。为了减少流过储层的驱替流体发生指进,也已经使用了表面活性剂来增加该流体的粘度。理想的是,在油储层内的注水条件下常见的高温(可能会超过80℃)下,该表面活性剂仍能继续提供增加的粘度。
[0284] 在一个实施方案中,驱替流体包含一定量的根据本发明的表面活性剂组合物,其量足以将该驱替流体的粘度增加至大于或等于约5厘泊(“cP”),更典型地增加至大于或-1等于约10cP,该粘度在约10s 的剪切速率和25℃的温度下测得。为了使驱替流体具有所需的粘度增加,本发明表面活性剂组合物的需求量根据多种因素而有所不同,这些因素包括表面活性剂的种类,流体中的盐水含量,以及驱替流体中的杂质。
[0285] 在一个实施方案中,与衍生自具有不饱和脂肪族烃取代基(其并未通过在二烯存在下进行加热而改性)的不饱和脂肪酰基化合物的类似表面活性剂组合物相比,本发明的二烯改性的表面活性剂组合物可提供改善的稠化效率、在石油存在时具有改善的稠化性能的稳定性、和/或改善的热稳定性。
[0286] 在一个实施方案中,驱替流体包含一定量的本发明的表面活性剂组合物,其量足以将石油/驱替流体界面的表面张力降低至小于或等于约10mN/m,更典型地降低至小于或等于约1mN/m,还更典型地降低至小于或等于约0.1mN/m,该表面张力利用(例如)25℃下的滴重法测定;并且其量足以将该驱替流体的粘度增加至大于或等于约5cP,更典型地增加-1至大于或等于约10cP,该粘度是在约10s 的剪切速率和25℃的温度下测得的。
[0287] 在一个实施方案中,基于100重量份(“pbw”)的用于本发明的采油方法的驱替流体,该驱替流体包含从大于0pbw(更典型地从大于约0.1pbw,还更典型地从大于约0.5pbw)至约10pbw(更典型地至约6pbw)的本发明的表面活性剂组合物。
[0288] 所需要的表面活性剂组合物的量受到表面活性剂化合物在固体矿物表面上的吸附作用的影响,所述固体矿物表面例如为地下储层的多孔含油地层中的砂岩石灰岩或白质石灰岩表面,也就是说,在相应的表面活性剂化合物被强烈吸附到地层表面上的情况下,需要更大量的表面活性剂化合物,这是因为吸附降低了保留在驱替流体中的表面活性剂化合物的有效量。这种影响是重大的,因为地下储层的多孔含油岩层能够提供非常大的表面积。
[0289] 在一个实施方案中,与衍生自具有不饱和脂肪烃链(其未通过在二烯存在下的加热进行改性)的不饱和脂肪酰基化合物的类似表面活性剂组合物相比,本发明的二烯改性的表面活性剂组合物表现出在矿物表面上的吸附作用有所降低,该矿物表面例如为多孔含油岩层的表面。
[0290] 在一个实施方案中,为了进一步改变界面表面张力和驱替流体的粘度特性,除了本发明的表面活性剂组合物之外,用于本发明的采油方法的驱替流体可以还包含除了本发明的表面活性剂组合物之外的其他表面活性剂和/或其他稠化剂,例如聚合物稠化剂。
[0291] 含水驱替流体可以(任选地)还包含一种或多种聚合物。有用的聚合物包括天然的聚合物、衍生的天然聚合物和合成的聚合物,其包括(例如)瓜尔胶、瓜尔胶衍生物、黄原胶、淀粉、淀粉衍生物、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯。
[0292] 除了本发明的二烯改性的表面活性剂之外,含水驱替流体可以(任选地)还包含一种或多种其他表面活性剂,其可以选自于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、两性表面活性剂和它们的混合物。当存在时,该其他表面活性剂通常以有限量存在,例如,每100pbw的含水驱替流体含有大于0pbw至约1pbw的其他表面活性剂。
[0293] 含水驱替流体可以(任选地)还包含气体,如空气、氮气或二氧化碳,用于提供增能的(energized)流体或泡沫。在一个实施方案中,含水驱替流体为超临界二氧化碳乳液的形式。
[0294] 实施例1A、1B和1C及比较例C1
[0295] 实施例1A的甜菜碱表面活性剂组合物按以下制备。首先,使商购的二烯改性的亚麻籽油与3-二甲氨基-1-丙胺(DMAPA)反应生成胺加合物。将110g二烯改性的亚麻籽油TM(Dilulin 活性稀释剂,Cargill)加入到配置有真空、PTFE搅拌器、外部加热件、氮气吹扫管线和水冷冷凝器(其回流至反应烧瓶中)的圆底玻璃反应烧瓶中。在吹扫氮气的同时,将反应器中的内容物搅拌并加热至80℃,之后加入2.4g 25%的处于甲醇中的甲醇钠,随后立即加入45.0g DMAPA。使反应容器的内容物混合40分钟,然后将该内容物加热到130℃并-1
在该温度下保持175分钟。此时,通过FTIR分析样品,发现没有表征羧酸酯基的1740cm 吸收峰。重新配置反应器,将10毫巴绝对真空源连接至水冷冷凝器(其引流至玻璃烧瓶接收器)之后,并在加热至145℃设定点的同时施加真空,一小时之后,将设定点升高至160℃。
三十分钟之后,将反应器内容物冷却,并从该反应器中收集138g褐色的粘稠液体。然后使胺加合物与一氯乙酸钠(SMCA)反应从而生成所述甜菜碱表面活性剂组合物。将71g水、
34g异丙醇和15.6g一氯乙酸钠加入到配置有真空、PTFE搅拌器、外部加热件、氮气吹扫管线和水冷冷凝器(其回流至反应烧瓶中)的圆底玻璃反应烧瓶中。在吹扫氮气的同时,搅拌内容物,并加入49.1g胺加合物。在70℃设定点下进行加热。持续搅拌100分钟之后,温度上升至80℃,经过165分钟的时间之后,加入一部分50%氢氧化钠,其量足以将反应容器内容物的pH保持在8.5和9.5之间,该pH是通过将该反应混合物样品在水中稀释至20%w/w下测定的(未校正温度)。加入一部分50%氢氧化钠,以将反应容器的内容物的pH保持在9.5和11.0之间,同时使反应容器内的内容物继续反应420分钟。为调整pH,总共需要1.8g 50%氢氧化钠,取出12g样品用于pH测定。在实验结束时,收集到169g的清澈的黄色液体,即30%w/w的活性甜菜碱。
[0296] 实施例1B的甜菜碱表面活性剂组合物按照与上述关于实施例1A的类似的方式制TM备,使二烯改性的亚麻籽油(Dilulin 油,Cargill公司)与DMAPA反应,之后按照与上述关于实施例1A的类似的方式,使该反应的产物与一氯乙酸钠SMCA反应,从而生成实施例1B的甜菜碱表面活性剂组合物。
[0297] 实施例1C的甜菜碱表面活性剂组合物按以下制备。首先,使亚麻籽油与环戊二烯反应生成加合中间体。向300mL容量的反应容器中加入102.8g亚麻籽油和0.10g吩噻嗪,该反应容器配置有螺旋叶片搅拌器和挡板、外部电加热件、氮气吹扫管线和来自于隔膜泵的液面下供料管线,该隔膜泵由处于氮吹扫环境中的含有环戊二烯前体(二环戊二烯)的储存器供给。在400转/分钟(rpm)下搅拌的同时,密封容器并用氮气加压至36磅/平方英寸(psig)的表压。之后将压力释放至大气压力,重复加压/排空循环,在第三次加压之后,压力释放至10psig。将反应容器的内容物加热至260℃,之后将加压/排空循环重复四次,最后为0psig,然后密封容器。在保持反应容器的内容物处于260℃的同时,在175分钟内,将56.0g 95%二环戊二烯以稳定速度加入到密闭的反应容器中。在进料结束时的压力为36psig,并且在进一步的120分钟的反应时间之后,压力降至24psig。将反应容器的内容物冷却至120℃,此时,将8psig的剩余压力排空至大气压,并收集到154g清澈的粘稠液体。之后将118g该清澈的粘稠液体加入到250mL的圆底玻璃反应烧瓶中,其配置有真空、PTFE搅拌器、外部加热件、氮气吹扫管线和和水冷冷凝器(其引流至玻璃烧瓶接收器)。在用氮气吹扫的同时,将内容物加热至80℃,之后停止氮气的流动并施加真空。在60分钟之内将反应容器的内容物加热至260℃,之后将内容物冷却至130℃并释放真空。从反应烧瓶中回收到105g清澈的粘稠液体,并且从蒸馏接收器中回收到11.4g浑浊液体。反应物的量和加合中间体的产率总结在下表I中。
[0298] 表I
[0299]实施例1C的二烯改性的亚麻籽油中间体
原料 质量(g)
亚麻籽油 102.8
吩噻嗪 0.10
95%二环戊二烯(5%甲苯) 56
总回收量 154

馏出量 118
蒸馏收率 105
[0300] 然后,按照与上述关于实施例1A类似的方式,使亚麻籽油/环戊二烯加合中间体与DMAPA反应生成胺加合物,之后按照与上述关于实施例1A类似的方式,使该胺加合物与SMCA反应生成实施例1C的甜菜碱表面活性剂组合物。
[0301] 比较例C1的甜菜碱化合物按照与上述关于实施例1A类似的方式制备,使亚麻籽油与DMAPA反应,并且按照与上述关于实施例1A类似的方式,使亚麻籽油/DMAPA反应的产物与SMCA反应生成比较例C1的甜菜碱化合物。
[0302] 在二烯改性的亚麻籽油和DMAPA反应生成实施例1A、1B和1C的胺加合物中所用的原料和相对量,以及在亚麻籽油和DMAPA反应生成比较例C1的胺中所用的原料和相对量列于下表II中。
[0303] 表II
[0304]
[0305] 在胺加合物和SMCA反应生成实施例1A、1B和1C的甜菜碱表面活性剂组合物中所用的原料和相对量,以及在胺和SMCA反应生成比较例C1的甜菜碱表面活性剂组合物中所用的原料和相对量列于下表III中。
[0306] 表III
[0307]实施例1A 实施例1B 实施例1C 比较例C1
原料 质量(g) 质量(g) 质量(g) 质量(g)
去离子水 71.0 124.3 60.0 120.6
一氯乙酸钠 15.6 27.3 15.0 29.7
异丙醇 34.0 60.0 0 60.0
丙二醇 0 0 48.0 0
实施例3-2的DMAPA冷凝物 -- -- 50.6 --
比较例C3-2的DMAPA冷凝物 -- -- -- 86.7
实施例4-2的DMAPA冷凝物 49.1 -- -- --
实施例5-2的DMAPA冷凝物 -- 86.6 -- --
50%氢氧化钠 1.8 3.5 0 4.5
20%氢氧化钠 0 0 8.2 0
36%盐酸 0.0 0.8 0.3 0.4
总计 171.5 302.5 182.1 301.9
[0308] 将实施例1B和比较例C1的甜菜碱组合物在盐水组合物1和2各自中作为用于EOR驱替流体的增粘表面活性剂的性能进行了比较,列于下表IV中。
[0309] 表IV
[0310]盐 盐水1 盐水2
NaCl 24.79g/L 74.37g/L
KCl 0.8g/L 2.4g/L
CaCl2,2H2O 1.6g/L 4.8g/L
MgCl2,6H2O 11.79g/L 35.37
溶解的盐的总量 32g/L 96g/L
[0311] 采用配置有锥-板几何形状的应力控制流变仪(ARG2,TA仪器公司),在30℃和-180℃之间和10s 的恒定剪切速率下,测定表面活性剂在盐水中的0.5%重量/重量溶液的粘度。图1示出了实施例1A、1B和1C以及比较例C1各自的甜菜碱在盐水1中的0.5重量%溶液的粘度(以厘泊(cP)计)相对于温度的图表。实施例1C的甜菜碱表面活性剂溶液的粘度高于实施例1A和1B的甜菜碱表面活性剂类似溶液的粘度,实施例1A和1B各自的甜菜碱表面活性剂类似溶液的粘度都高于比较例C1的甜菜碱表面活性剂的粘度,并且各溶液的粘度在高于约70℃的温度时开始会聚。图2示出了实施例1B和比较例C1的甜菜碱表面活性剂在盐水2中的溶液的粘度相对于温度的图表。图3示出了实施例1B的甜菜碱表面活性剂组合物在盐水组合物1和2各自中的溶液的粘度分别与比较例C1的甜菜碱表面活性剂的类似溶液的粘度之间的比值相对于温度的图表。实施例1B的甜菜碱表面活性剂溶液的粘度高于比较例C1的甜菜碱表面活性剂类似溶液的粘度,取决于温度和盐度,高出约2倍至约12倍。
[0312] 测定实施例1B和比较例C1的甜菜碱化合物的动态吸附。试验在室温和单相条件下,在盐水组合物3中采用Clashach砂岩心进行,如下表V所示。利用特定的小型岩心驱替试验来测定吸附。其由向Clashach砂岩心输送恒定流速的表面活性剂溶液的注射泵组成。利用毛细管粘度计(该毛细管粘度计指向岩心的出口)测定了排放浓度,并通过测量表面活性剂前端的延迟来确定吸附。
[0313] 表V
[0314]盐 盐水3
NaCl 5.5g/L
CaCl2,2H2O 0.4g/L
MgCl2,6H2O 0.5g/L
溶解的盐的总量 6g/L
[0315] 发现实施例1B的甜菜碱表面活性剂的吸附为约800μg/g,这大约是比较例C1的甜菜碱表面活性剂的吸附量(即,2400μg/g)的1/3。
[0316] 实施例2和比较例C2
[0317] 实施例2的磺基甜菜碱化合物通过以下方法制备:使二烯改性的亚麻籽油(DilulinTM活性稀释剂,Cargill公司)与3-二甲氨基-1-丙胺(“DMAPA”)反应,然后使该反应的产物与3-氯-2-羟丙基-1-磺酸钠(“NaCHPS”)反应,从而生成所述磺基甜菜碱化合物。
[0318] 比较例C2的磺基甜菜碱化合物通过以下方法制备:使亚麻籽油与DMAPA反应,并使该反应的产物与NaCHPS反应,从而生成所述磺基甜菜碱化合物。
[0319] 将实施例2和比较例C2的磺基甜菜碱化合物在盐水组合物4和5各自中作为用于EOR驱替流体的增粘表面活性剂的性能进行了比较,列于下表VI中。
[0320] 表VI
[0321]盐 盐水4 盐水5
NaCl 74.37g/L 148.74gL
KCl 2.4g/L 4.8g/L
CaCl2,2H2O 4.8g/L 9.6g/L
MgCl2,6H2O 35.37 70.74g/L
溶解的盐的总量 96g/L 192g/L
[0322] 采用配置有锥-板几何形状的应力控制流变仪(ARG2,TA仪器公司),在25℃和-180℃之间和10s 的恒定剪切速率下,测定0.5%重量/重量溶液的粘度。图4示出了在盐水4中制备的实施例2和比较例C2的磺基甜菜碱表面活性剂溶液的粘度相对于温度的图表。图5示出了在盐水5中制备的实施例2和比较例C2的磺基甜菜碱表面活性剂溶液的粘度相对于温度的图表。图6示出了实施例2的磺基甜菜碱表面活性剂在盐水组合物4和5各自中的溶液的粘度分别与比较例C2的磺基甜菜碱表面活性剂的类似溶液的粘度之间的比值相对于温度的图表。实施例2的磺基甜菜碱表面活性剂溶液的粘度高于比较例C2的磺基甜菜碱表面活性剂类似溶液的粘度,取决于温度和盐度,高出约2倍至约8倍。
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