[发明专利]一种醇酰胺-硫酸盐复合型无碱驱油用表面活性剂的制备和应用

说明书

技术领域

一种醇酰胺-硫酸盐复合型无碱驱油用表面活性剂的制备和应用，属于胶体与界面化学技术领域。

背景技术

2011年我国原油对外依存度已突破55％。另一方面，新油田的发现越来越困难，因此对老油田采用新技术进一步提高采收率已经成为我国原油稳产高产的战略措施。

油田经一采(自喷)和二采(注水驱)仅能采出地下石油储量的30％～40％左右，60％～70％的原油仍残留地下。这些残余油通常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。因此在注水驱的后期，采出液含水率逐渐增加，当含水率达到90％以上时，水驱的经济效益即显著下降。在水驱以后采用的任何新技术统称为三次采油技术，包括热力驱(降低原油粘度，适用于高粘原油)、混相驱油、化学驱等。其中化学驱是通过注入化学剂，如碱、表面活性剂、聚合物等，通过降低原油/水界面张力、改变岩石表面的润湿性、提高扫油效率等进一步提高采收率。研究表明，化学驱通常可在水驱基础上进一步提高采收率10％～20％OOIP(original oil in place)。

理论上如果能使原油/水界面张力降至10^-3mN/m数量级，就可以大幅度提高毛细管数，使被圈捕的油滴在常规注水压力下从多孔介质中流出。这就是所谓的超低界面张力驱油技术，而使用恰当的表面活性剂可以达到这一目的。

在过去的二、三十年中，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。其中表面活性剂的作用主要是降低原油/水界面张力，聚合物的作用是增加粘度，提高注入液的扫油效率，而碱可以与原油中的活性成分(有机酸或酯类物质)反应，就地生成表面活性物质，与外加的表面活性剂起到协同作用，将原油/水界面张力降到超低。此外使用碱还有利于改变岩石表面的润湿性，即使其从油润湿变为水润湿，并有利于降低阴离子表面活性剂在岩石表面的吸附损失。因此三元复合驱是一种有效的三次采油方法，能在水驱基础上提高采收率15％～20％OOIP。

然而近年来国内一些三元复合驱矿场试验表明，使用碱也可能带来一些副作用，主要包括(1)碱可能通过与岩石或地层水中矿物质的反应生成不溶性物质，导致设备和油井结垢，毛细通道堵塞，严重时可能会破坏油藏的多孔性毛细结构，使油井报废；(2)设备易于腐蚀；(3)碱的存在降低了聚合物的增稠效果，需要消耗更多的聚合物；(4)由于高碱耗、设备和管道的腐蚀、以及聚合物消耗增加，降低了经济效益。鉴于使用碱可能导致的这些副作用尤其是对地层结构的不可逆破坏，以无碱二元复合驱取代三元复合驱势已成为当前化学驱的发展趋势。

然而三元复合驱中常用表面活性剂，如石油磺酸盐、重烷基苯碘酸盐、天然羧酸盐、石油羧酸盐以及木质素磺酸盐等，在无碱条件下通常难以将原油/水界面张力降至超低，为此需要开发新型表面活性剂。

近年来国内外广泛开展了无碱驱油用表面活性剂的研究，已报道的无碱驱油用表面活性剂包括阴离子型如石油磺酸盐、α-烯烃磺酸盐衍生物、磺基琥珀酸酯、烷基萘磺酸盐，阳离子型如Gemini阳离子，两性型如羧基甜菜碱、磺基甜菜碱类表面活性剂，以及非离子型表面活性剂等。在这些表面活性剂中，阴离子型表面活性剂具有价格低廉、吸附损失低、有利于提高岩石表面的水润湿性等优点，但另一方面，它们需要通过改变盐度来调节亲水亲油平衡，而自身的耐盐性又较差，在高矿化度下易于沉淀析出。为此需要优化其分子结构设计，以改善其性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非离子-阴离子复合型表面活性剂，一方面保持了阴离子表面活性剂的优点，另一方面，克服了阴离子型表面活性剂耐盐性差的问题。通过与其它表面活性剂复配，可在不加任何碱、碱性盐、中性电解质以及助表面活性剂的条件下将大庆原油/地层水界面张力降至超低，适合用作无碱驱油剂。

本发明的技术方案：一种醇酰胺-硫酸盐复合型无碱驱油用表面活性剂的制备和应用，该类表面活性剂由脂肪酸单乙醇酰胺加成环氧乙烷、再经用氯磺酸或三氧化硫硫酸化得到：

其中用于制备单乙醇酰胺的脂肪酸为饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸，脂肪酸的碳原子数为12～18；加成环氧乙烷时采用常规乙氧基化技术，即采用碱性催化剂，在高压釜中进行，加成的环氧乙烷数通过称重控制，平均数n为1～10，优选的平均数n为2～6。

进行硫酸化反应时，硫酸化剂为氯磺酸或者三氧化硫(SO₃)。实验室制备通常采用氯磺酸，而工业化大规模生产则采用SO₃。