[发明专利]一类含双长链烷基的磺酸盐型阴离子表面活性剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及一类含双长链烷基的磺酸盐型阴离子表面活性剂的制备及其应用，属于胶体与界面化学领域。该类表面活性剂由可再生原料衍生得到，具有非常好的界面活性，尤其适用于降低原油/水界面张力。当水溶液中含有质量分数为0.5％的弱碱Na₂CO₃时，该类表面活性剂可以通过与多种常规表面活性剂复配，在0.1mM～10mM的总表面活性剂浓度范围内将大庆原油/地层水界面张力降至超低。以该类表面活性剂为主表面活性剂的配方还具有优越的抗油砂吸附能力，初始总浓度为10mM时，按固/液质量分数比＝0.1/0.9加入大庆油砂连续吸附11次后仍能获得超低界面张力。该类表面活性剂因此是一类优良的弱碱‑表面活性剂‑聚合物复合驱用表面活性剂。

技术领域

一类含双长链烷基的磺酸盐型阴离子型表面活性剂的制备及其应用，属于胶体与界面化学技术领域。

背景技术

石油是一种重要的不可再生资源。但我国石油的对外依存度已超过了60％，因此进一步提高国内原油产量，降低对外依存度，关系到我国的国防安全和国计民生。

随着技术的进步，陆上石油油藏基本上都已经被发现，因此依靠发现新油田来提高原油产量越来越困难。但另一方面，已经开发的油田仅仅采出了地下原油储量的30％～40％，这意味着60％～70％的原油仍残留地下。由于这些残余油被毛细作用力圈捕在多孔岩石的孔隙中，在常规注水压力下难以流出，因此在水驱的后期采出液含水率很高(90％)而含油率很低，继续开采没有了经济价值。如果要采出这部分残余油，需要采用新的技术，即所谓的三次采油(Enhanced Oil Recovery,EOR)技术。

国内外于20世纪80年代开发了一种高效的化学复合驱技术，即碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱技术。将三种化学物质碱(A)、表面活性剂(S)、聚合物(P)溶于驱替水中，可以进一步提高采收率20％左右。其中表面活性剂为最重要的成分，它能显著降低原油与地层水之间的界面张力，使得被毛细力圈捕的残余油滴在注水压力下能够流动；聚合物增加了驱替水的粘度，提高了水驱时的波及效率；而碱能够和原油中的活性成分反应，就地生成表面活性物质，它们与外加的表面活性剂产生协同作用，能将原油/地层水界面张力降至超低，即小于0.01mN/m。碱的存在还有利于使岩石表面的润湿性从油润湿转变为水润湿，进而有利于残余油的剥离和降低表面活性剂的吸附损失。

在ASP三元复合驱中，通常使用苛性碱NaOH，因为价格便宜并且用量小。但近年来的矿场实验发现，使用苛性碱会带来较为严重的副作用，包括(1)导致采油设备腐蚀；(2)通过与地层水中Ca²⁺、Mg²⁺等高价离子反应形成不溶性物质堵塞毛细通道；(3)采出液形成稳定的油-水乳状液，不易破乳和脱水；(4)降低了聚合物的增稠效果，增加了聚合物用量。为了克服这些缺陷，人们试图以弱碱取代NaOH，或者不用碱，即采用表面活性剂-聚合物(SP)二元复合驱技术。

然而在无碱或使用弱碱条件下，三元复合驱中常用的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难以将原油/水界面张力降至超低，为此需要开发新的表面活性剂。

本发明基于可再生原料设计并合成了一种新型的具有双长链烷基的磺酸盐型阴离子表面活性剂。其中长链烷基通过醚氧原子与连接基团和亲水基相连，于是可以通过选用不同碳链长度的脂肪醇作反应原料来调整表面活性剂的亲水亲油平衡。所得表面活性剂具有优良的化学稳定性和表面活性，尤其适用于弱碱三元复合驱。

发明内容

本发明的目的在于使用常规可再生原料，通过绿色合成路线制备一类具有优良化学稳定性和表面活性的双长链烷基磺酸盐型阴离子表面活性剂，单独使用或者通过与其它常规表面活性剂复配使用，能够在弱碱条件下在较宽的浓度范围内将原油/地层水界面张力降至超低(10^-3mN/m数量级)，从而应用于弱碱三元复合驱。