[发明专利]一种双长链烷基氧化胺表面活性剂的制备及其应用

说明书

技术领域

一种双长链烷基氧化胺表面活性剂的制备及其应用，属于胶体与界面化学领域。本发明涉及的双长链烷基氧化胺表面活性剂由双长链烷基甲基叔胺与双氧水反应制得，长链烷基的碳原子数为8～18。通过与其它表面活性剂复配，可用作无碱驱油剂。在45℃、总表面活性剂质量分数0.05％～0.3％条件下，无需加碱即能使大庆原油/地层水界面张力降低至10^-3mN/m数量级。

背景技术

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国的石油消费量急剧增加，而国内石油产量远不能满足需求。2007年我国石油进口量近2亿吨，对外依存度突破50％。预计到2020年，我国石油供需缺口将达4亿吨。另一方面，我国仍有巨大的石油储量，但用常规方法难以采出。

通常用常规的一采(自喷)和二采(注水驱)方法仅能采出地下石油储量的40％左右。剩下的残余油被圈捕在多孔岩石的孔隙中，由于毛细作用在常规注水压力下难以流出。为了开采出这些残余油需要采用新的技术，即三次采油技术。

理论上，如果注入表面活性剂水溶液使原油/水界面张力降至超低，即10^-3mN/m数量级，则在常规注水压力下就能使被圈捕的油滴从多孔介质中流出。这就是所谓的超低界面张力驱油，是表面活性剂驱油的主要机理。

在过去的一、二十年中，国内外广泛开展了碱-表面活性剂-聚合物三元复合驱技术的研究。结果表明，三元复合驱能将原油/地层水界面张力降至10^-3mN/m数量级，在水驱基础上提高采收率15％～20％。室内研究表明，我国大多数油田都适用三元复合驱，然而近年来进行的一些矿场试验表明，三元复合驱中所用的碱可能通过与岩石或地层水中的矿物质反应，生成不溶性物质，导致油井结垢和毛细通道堵塞，破坏地层的多孔性结构，严重的可能导致油井报废。此外使用碱易导致注入设备管道腐蚀，使聚合物增稠效应降低，因此需要提高聚合物浓度，而碱本身的使用浓度往往比表面活性剂高2-5倍，这些因素使得三元复合驱的实际综合成本显著升高。为了克服碱的副作用和三元复合驱的缺陷，需要研究以表面活性剂-聚合物二元复合驱取代三元复合驱。

然而用于三元复合驱的普通廉价表面活性剂，如石油磺酸盐，重烷基苯磺酸盐、天然羧酸盐、石油羧酸盐以及木质素磺酸盐等，在无碱条件下通常不能将原油/水界面张力降至超低，为此需要开发新型表面活性剂。

发明内容

本发明目的是提出一种基于可再生原料、具有双长链烷基的非离子表面活性剂的制备及其在三次采油中的应用。

本发明的技术方案：一种双长链烷基氧化胺表面活性剂，该表面活性剂由双长链烷基甲基叔胺与双氧水反应制得，是一种非离子表面活性剂，双长链烷基氧化胺表面活性剂的结构式为：

n＝6，8，10，12，14，16

其中每个长链烷基的碳原子数相等，为8～18，以10～14为最佳；其制备原料双长链烷基甲基叔胺系天然油脂衍生物。

所述的表面活性剂的制备方法，在催化剂乙二胺四乙酸钠存在下，用双长链烷基甲基叔胺与双氧水反应，双氧水与叔胺的摩尔比为(1.0～1.3)∶1，催化剂用量为叔胺用量的0.5％-3％，反应介质为水，反应温度80～95℃，反应时间5～8小时，转化率≥80％，反应完毕分出水相，上层为产品，含有少量未反应叔胺。

所述的表面活性剂的应用，通过将其与其它表面活性剂复配使用，用作无碱驱油剂，其中双长链烷基氧化胺的摩尔分数为0.10～0.60，在总表面活性剂质量浓度0.05％～0.3％、加入聚丙烯酰胺1000mg/L，不加碱、45℃条件下，能使大庆原油/地层水界面张力降至10^-3mN/m数量级。

双长链烷基甲基叔胺为飞翔化工有限公司产品。

经分离提纯得到纯化产品。经质谱(图2)和红外(图3)分析证明产品具有所示的分子结构。

性能特征：将纯化后的产品溶于超纯水，测定表面张力和临界胶束浓度，结果表明，当浓度不超过1×10^-4mol/L，得到透明的水溶液，其临界胶束浓度约在10^-6mol/L数量级(图3)。

应用方式：将合成的双长链烷基氧化胺表面活性剂与其它表面活性剂复配，溶于大庆油田地层水，其中混合表面活性剂中双长链烷基氧化胺表面活性剂的摩尔分数为0.1～0.6，表面活性剂总质量分数为0.05％～0.3％，加入聚合物(聚丙烯酰胺)1000ppm，在45℃、不添加任何碱或碱性物质以及无机盐的条件下，能使大庆原油/地层水界面张力降到10^-3mN/m数量级。