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不对称型两性表面活性剂的合成及应用基础研究

阅读：708发布：2024-01-16

专利汇可以提供不对称型两性表面活性剂的合成及应用基础研究专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种三次采油用两性不对称驱油型表面活性剂 ——不对称型两性驱油型表面活性剂合成新方法，叔胺(十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺)、顺酐、水等为原料，通过水解反应生成羧酸；再通过迈克尔加成反应生成羧酸钠叔胺；其特征在于：此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，比较普通表面活性剂性能更高。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单，原料价格便宜；二是反应产率较高，容易实现工业化；三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。，下面是不对称型两性表面活性剂的合成及应用基础研究专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种三次采油用两性不对称驱油型表面活性剂——不对称型两性驱油型表面活性剂合成新方法，叔胺(十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺)、顺酐、水等为原料，通过水解反应生成羧酸；再通过迈克尔加成反应生成羧酸钠叔胺；其特征在于：此类三次采油用新型两性表面活性剂是用多头单尾连接起来，比较普通表面活性剂性能更高。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单，原料价格便宜；二是反应产率较高，容易实现工业化；三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。
2.根据权利要求1所述的方法，脂肪醇两性型驱油剂的合成步骤如下：
(1)顺丁烯二酸的单体的制备：首先搭建好实验所用的装置，用分析天平称取顺丁烯二酸酐3.95g于250mL三颈瓶中，加入一定量的水并加热，使其反应一小时，注意观察实验现象。在实验期间，着重探讨了顺丁烯二酸酐的水解条件：按照正交实验法选取温度，pH，原料比进行优化。
(2)不对称型表面活性剂的制备：称得上述制备好的顺丁烯二酸适量的放在500ml的三口烧瓶，再分别称取一定量十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺，倒入三口烧瓶中混合均匀。将温度调至到80℃，溶液调到pH＝8.4。水浴加热反应一定时间，得到最终产品。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的产品为不对称驱油用表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的不对称驱油用表面活性剂亲油基团的原料为十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的不对称驱油用表面活性剂桥联基团为叔胺。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所合成的不对称两性驱油型表面活性剂亲水基团为季铵盐基和羧酸基。

说明书全文

不对称型两性表面活性剂的合成及应用基础研究

[0001] 本发明涉及提高油藏原油采收率的化学驱油剂-新型两性表面活性剂的制备方法，具体是利用经典的化学反应将几种常见的化工原料分两步合成不对称型两性驱油用表面活性剂。技术背景

[0002] 石油堪称“工业的血液”，国民经济的支柱，也是世界经济的贡献者。作为第二大石油消费国，截至2015年，我国平均石油采收量不足30％，而一些发达国家已达50％。我国石油紧缺，供需缺口大，增速快，尽管仍有较大可采储量，但油气田分布不均，油藏储层条件复杂，且主要集中于丘陵、沙漠、黄土塬、高原、沼泽、滩海等地质条件极为恶劣的地区，埋藏深达千米等，使石油的勘探开发困难重重。此外，我国相关战略制定不完善，进口对象少，实际来源通道单一，动荡不安的国际政治局势也使对外依存可靠性减弱。因此，除了加大新能源开发力度、多元化运输通道、调动并高效利用资源外，继续石油开采引起高度关注。

[0003] 原油开采的发展和生产包括三阶段：一次采油(POR)、二次采油(SOR)和三次采油(EOR)。第一阶段，借助油藏内的天然能量，可采出10～20％的原油；第二阶段，储层能量不足，需通过人工注水、注气的办法，恢复油层驱动力进行开采，采收率上升至30～40％当第二阶段几乎达到经济和产量极限时，约剩余 2/3的原油滞留在地层较细的毛管孔道；但大量的盲端状、膜状、簇状、滴状的孤立残油，使得开采难度进一步加大，且大部分老油田，尤其东部油区进入高/ 特高含水期，这就要求克服90.81MPa/m的驱动压差才能将原油继续采出，进入采油第三阶段则是大势所趋。

[0004] 三次采油技术的方法很多，主要包括热力驱、混相驱、化学驱、微生物驱等。其中化学驱以性价比高得到了广泛的发展。化学驱主要有表面活性剂驱，聚合物驱、碱水驱、注浓硫酸驱等。其中，表面活性剂是提高采收率幅度较大、适用面较广、具有发展潜力的一种化学驱油剂。表面活性剂分子是由性质完全不同的两部分组成：一部分是亲水的极性基团，另一部分是由疏水的非极性基团。表面活性剂分子在其水溶液中很容易吸附于气液界面(液液界面)形成具有定向排列的单分子膜，这一特性使得表面活性剂具有表面活性。在三次采油中表面活性剂的分类和特点：1.阴离子型表面活性剂，是三次采油中应用最广泛的一种类型的表面活性剂。分子结构中的亲水性主要是磺酸盐、羧酸盐、硫酸(酯)盐、磷酸(酯)盐。常用的阴离子表面活性剂主要有石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、脂肪醇聚乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯多硫酸盐等。石油磺酸盐成本较低，界面活性高，耐温性能好，但抗盐能力差，临界胶束浓度(CMC)较高，在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用，导致了在驱油过程中的损耗。2.非离子型表面活性剂，其亲水基团主要是非离子，因此，亲水性比离子基团要差很多。常用的非离子型表面活性剂主要有聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、油酸聚氧乙烯酯等。非离子型表面活性剂的优点主要有：抗盐能力强、耐多价阳离子的性能好，CMC低；但是非离子型表面活性剂不耐高温，稳定性比较差。3.两性表面活性剂，其亲水基团既有阴离子又有阳离子，从而表现出两性。常用的有甜菜碱型两性表面活性剂等。这种类型的表面活性剂大多数都可用于高矿化度、较高温度的油层，而且能大大降低非离子型与阴离子型表面活性剂复配时的色谱分离效应。在表面活性剂的分子中亲水基的数量可以为一个，也可以为两个或两个以上；也可含有非离子性亲水基的嵌段结构，而且种类也可以不局限一种，其长度或嵌段结构的分子量也可以不相同。基于多种类型表面活性剂的不同分子结构以及它在三次采油中的不同特点，本发明旨在合成含有阴离子型和阳离子型不对称结构的表面活性剂。

发明内容

[0005] 本发明的技术任务是针对上述驱油用表面活性剂性能不足，提供一种驱油效果好，与原油可形成小于1*10-4MN/m界面张力应用于三次采油用的高效驱油用的两性表面活性剂。

[0006] 本发明应用于三次采油用的单一驱油剂，其合成方法主要包括以下几个部分：

[0007] (1)顺丁烯二酸的单体的制备：首先搭建好实验所用的装置，用分析天平称取顺丁烯二酸酐3.95g于250mL三颈瓶中，加入一定量的水并加热，使其反应一小时，注意观察实验现象。在实验期间，着重探讨了顺丁烯二酸酐的水解条件：按照正交实验法选取温度，pH，原料比进行优化。

[0008] (2)不对称型表面活性剂的制备：称得上述制备好的顺丁烯二酸适量的放在 500ml的三口烧瓶，再分别称取一定量十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺，倒入三口烧瓶中混合均匀。将温度调至到80℃，溶液调到pH＝8.4。水浴加热反应一定时间，得到最终产品。

[0009] 本发明应用于三次采油的驱油剂，在合成及应用具有以下几个突出的优点：

[0010] (1)一是合成步骤简单，原料价格便宜。所涉及到原料均为市场可以购买到常用化工原料，涉及到反应也均为有机合成的经典反应，水解反应和迈克尔加成反应，两步反应就能得到最终产品。

[0011] (2)二是反应产率较高，容易实现工业化。马来酸酐的水解反应在三个小时产率能达到90％，两步迈克尔加成反应的总产率达到80％以上。

[0012] (3)三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。从驱油效果看，具有较高的界面活性，油水界面张力均能达到1.0*10-4MN/m。

具体实施方式

[0013] 下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的是能更好理解本发明的内容。

[0014] 实施例1：

[0015] 不同系列叔胺与顺丁烯二酸反应产品溶液的配置：取制备的十二叔胺不对称驱油表面活性剂、十四叔胺不对称驱油用表面活性剂、和十六叔胺驱油用表面活性剂0.03g，再用量筒量取蒸馏水10ml。搅拌使表面活性剂完全溶解。

[0016] 分别与胜利孤东原油、胜坨原油作界面张力测定实验。结果表明：三种表面活性剂-3溶液测得界面张力均能达到1～3×10 mN/m；十六叔胺不对称表面活性剂能使界面张力达到1～3×10-4mN/m。

[0017] 实施例2：

[0018] 探究十六叔胺驱油用表面活性剂的矿化度(Na+)对界面张力的影响。分别配置表面表面活性剂浓度为2500ppm，5000pm，7500ppm。然后再配置不同质量分数的NaCl溶液2％，4％，6％。即2500ppm(0％NaCl、2％NaCl、4％NaCl、6％NaCl)、 5000ppm(0％NaCl、2％NaCl、
4％NaCl、6％NaCl)、7500ppm(0％NaCl、2％NaCl、4％NaCl、 6％NaCl)。

[0019] 分别与胜利孤东原油、胜坨原油作界面张力测定实验。结果表明：随着氯化钠浓度的升高，表面活性剂的界面活性降低。

[0020] 实施例3：

[0021] 探究十六叔胺驱油用表面活性剂的Ca2+对界面张力的影响。分别配置表面表面活性剂浓度为2500ppm，5000pm，7500ppm。然后再配置不同质量分数的CaCl2溶液2％，4％，6％。即2500ppm(0％CaCl2、2％CaCl2、4％CaCl2、6％CaCl2)、5000ppm (0％CaCl2、2％CaCl2、
4％CaCl2、6％CaCl2)、7500ppm(0％CaCl2、2％CaCl2、 4％CaCl2、6％CaCl2)。

[0022] 分别与胜利孤东原油、胜坨原油作界面张力测定实验。结果表明：随着氯化钙浓度的升高，表面活性剂的界面活性降低，不能把石油拉成比较均匀的细线。

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