[发明专利]一种生物表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂及其制备方法，具体地，本发明涉及一种驱油用脂肽类生物表面活性剂及其制备方法。

背景技术

长期以来，石油一直是人类赖以生存的主要能源，因而是一种极为重要的战略资源，对国家的经济发展和人民生活水平的提高具有重要作用，被称之为工业的血液。近年来，尽管全世界都在积极开发和应用新型能源，但石油的消耗在总能源中所占的比例逐年增加。石油是一种非再生的化石能源，我国原油资源相对匮乏，而且目前绝大部分的油田需进一步开采，因而如何提高石油采收率，弥补原油短缺，对于石油的稳产和高产具有重要的现实意义。

传统的原油开采可分为三个阶段：第一阶段是指原油靠地层的压力喷发出来，其采收率约为15%左右；在自喷的后期，可以将水由水井注入来维持地层的压力，称之为二次采油，其采收率大约为15%～20%；传统的一次采油和二次采油后，在油藏中的残余油仍占原油原始地质储量（Origin Oil In Place,OOIP）60%～70%，需要用物理和化学的方法进行驱替，这些方法统称为三次采油，又称强化采油技术（Enhanced Oil Recovery,EOR）。

三次采油主要是通过加入化学物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能，进而提高原油的采收率。1979年在对国外五个主要石油生产国十余种三次采油方法筛选标准综合分析的基础上，对我国23个主要油田进行了三次采油方法的初筛选，之后又根据我国油田特点，确定了化学驱油作为我国三次采油的主攻技术。目前常用的方法主要有碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱以及二元驱、三元复合驱等，其中表面活性剂发挥着重要的作用。

通常，选用的表面活性剂主要集中在石油磺酸盐、石油羧酸盐、木质素磺酸盐、生物表面活性剂等几大类上。其中前三种均为来自石油的化学合成表面活性剂。化学合成表面活性剂由于难以生物降解，也给环境带来了巨大的危害。与化学表面活性剂相比，生物表面活性剂由于其具有环境友好、生物可降解、低毒、高乳化性和选择性等显著优点，在三次采油中展示了广阔的应用前景。

如CN 102352227 A提供了一种酯肽生物表面活性剂的制备方法：枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）在温度30℃-40℃，pH=7.0-7.5的条件下，发酵35-55小时后得到浓度为0.084wt%的脂肽类生物表面活性剂。该脂肽表面活性剂的CMC值为33mg/L，能将原油与水的界面张力降低到1mN/m左右。但是通过发酵生产生物表面活性素，发酵条件比较复杂，并且生产周期很长，最终获得的活性物质浓度很低，增加了浓缩和提纯的成本。

基于发酵生产生物表面活性剂的缺点，通过化学合成或酶催化的方法制备脂肽类表面活性剂不但保留了低毒性和可降解性的优点，而且克服了生物表面活性剂的缺点。CN 1498939 A中以十八胺和丙烯酸甲酯为原料，在60-62℃下反应回流6h，再经浓缩得N-十八烷基丙氨酸钾。该氨基酸基表面活性剂与聚丙烯酰胺复配后，与原油的界面张力能够达到10^-3-10^-4mN/m，提高原油采收率为15%-30%。然而，上述制备过程中所使用的原料价格十八胺和丙烯酸甲酯相对较贵，制备的表面活性剂若应用于采油中会导致成本过高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种生物表面活性剂，其采用来源广泛价格低廉的蛋白质基原料进行酰胺化制备一种分子量分布合理、具有很高界面活性且适用于油田需要的酯肽类表面活性剂。本发明所提供的作为驱油剂的生物表面活性剂，具有制备工艺简单，设备投资小，产品成本低，与聚合物、碱的兼容性好，体系稳定，现场配置方便等特点。

本发明提供的生物表面活性剂，其为通式（I）的化合物：

其中，R选自取代的或未取代的C₉～C₁₇的烷基或取代的或未取代的芳基中的1种；R′和R〞为氨基酸的侧链；n为0～2000的整数。

优选地，所述R选自C₉～C₁₇的烷基或苯基中的1种。

本发明的目的之一还在于提供所述的生物表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将蛋白粉进行水解制备出不同水解度的多肽；

(2)在低温下，将酰氯加入到步骤(1)所得的水解液中，反应过程中使反应液pH保持为8-10.5，例如为8.01-8.2、8.1-8.3、8.4-8.6、8.9-9.1、9.2-9.4、9.5-9.6、9.8-9.95等；