[发明专利]芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂及制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及驱油用一种芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂及其制法和在采油中的应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

渗透率较低(1-200mD)、粘度较高(20-500mPa·s)的油藏资源丰富，例如大庆长垣外围和吉林探区已探明总资源量达30亿吨以上。以吉林扶余油田为例，低渗高粘原油储量丰富，已探明地质储量约2亿吨，但扶余油田产量快速递减，综合含水高达90％以上，采出程度低仅20％，且随着油田的开发原油粘度呈增加趋势，开发比较困难。

由于原油粘度高，采用单纯注水或注气的方法，开发效果较差。如何有效提高原油流动性，是大幅度提高低渗高粘油藏采收率的主要攻关方向。针对中高渗普通稠油的开发，国内外采用化学驱路线，采用聚合物驱、化学复合驱等方式开展了现场试验研究，取得了一定的效果。然而中低渗油藏化学剂注入性与提高采收率效果难以兼得，亟需高效开发新技术。

乳化降粘主要用于高粘稠油(2000mPa·s以上)的集输，在国外己进行了40多年的开发研究，取得了良好的效果。美国加州建立了一条掺水输送高粘原油的工业管道，委内瑞拉国家石油公司将重质原油采用乳化降黏的方式制备成稳定的O/W型乳状液，方便道输送，出售到全世界作为锅炉燃料。我国自20世纪90年代以来，对胜利、南阳、辽河、大港等油田也相继进行了乳化降黏运输高粘原油的试验，取得了初步成果。开发了非离子型、阴离子型等多种乳化降粘剂。但常规乳化降黏剂适应性较差，通常一种降黏剂只适用于一种稠油，且开采时需加入大量的水，要求所形成的乳状液必须具有一定的稳定性，导致采出的稠油破乳脱水难度增加、处理量加大。因此，亟需研制新型高效降粘剂用于低渗高粘原油的开采。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂，其水溶液具有较高的粘度，能够起到良好的提高采收率的效果。

为达到上述目的，本发明提供了一种芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂，其是N-[芳基十八烷基聚氧乙烯醚(x)-2-羟丙基]-N,N-二甲基磺基甜菜碱两性表面活性剂，其结构式为：

其中，R为苯基、甲苯基、二甲苯基或乙苯基；m、n分别为选自0-15的整数且m+n＝15，x为1-30的整数。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂，其中，R为甲苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂，其中，R为苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂，其中，R为二甲苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂，其中，R为乙苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

本发明所提供的N-[芳基十八烷基聚氧乙烯醚(x)-2-羟丙基]-N,N-二甲基磺基甜菜碱两性表面活性剂的水溶液具有较高的粘度，既可以提高波及体积，又能够降低界面张力，同时具有良好的乳化性能，能够使高粘原油降粘，从而提高采收率，因此在三次采油中具有良好的应用前景。

本发明还提供了上述芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)付氏烷基化反应：

(2)加氢还原反应：

(3)乙氧基化反应：

(4)醚化反应：

(5)胺化反应：

(6)季胺化反应

得到所述芳基烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱表面活性剂。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述方法可以包括以下具体步骤：

(1)付氏烷基化反应：

以甲磺酸为催化剂，加入3.4-3.6mol苯、甲苯、二甲苯或乙苯，升温至100-120℃，开始滴加1-1.1mol油酸甲酯，滴加时间控制在6-7h，滴加完毕后，继续反应3-4h，冷却至室温，静置分层，用冰水冲洗三次，分出下层催化剂的水溶液，上层液体继续用冰水洗三次，依次干燥，在20-30Pa、220-230℃下，分子蒸馏得到芳基十八酸甲酯；