專(zhuān)利名稱(chēng)：一種降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能降低油水界面張力的表面活性劑復(fù)配體系，具體涉及一種含離 子液體表面活性劑和偶聯(lián)表面活性劑的新型復(fù)配體系。
背景技術(shù)：
石油是一種非再生能源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì) 石油的需求越來(lái)越多。鑒于國(guó)際石油資源趨于枯竭、多數(shù)產(chǎn)油國(guó)的開(kāi)采能力已接近甚至達(dá) 到極限，石油生產(chǎn)成本提高以及石油資源壟斷性加強(qiáng)等因素，未來(lái)的國(guó)際油價(jià)趨勢(shì)必然升 高，因此提高石油采收率(又稱(chēng)三次采油)就成了當(dāng)今人們研究的熱點(diǎn)。三次采油通常可分 為三類(lèi)第一類(lèi)為熱力驅(qū)法，第二類(lèi)為混相驅(qū)，第三類(lèi)為化學(xué)驅(qū)。目前，研究最多、應(yīng)用最廣 且被認(rèn)為最有發(fā)展前景的驅(qū)油方法為化學(xué)驅(qū)油法，包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿驅(qū)、微 乳液驅(qū)、復(fù)合驅(qū)等。研究證實(shí)，在三次采油過(guò)程中，若要提高采收率就必須提高波及效率和 驅(qū)替效率。提高驅(qū)油液粘度以降低流度比可以有效提高波及效率。而提高驅(qū)替效率最有效、 可行的方法則是在驅(qū)油液中添加表面活性劑以形成油水超低界面張力(10-3mN/m以下)。陰 離子表面活性劑是目前三次采油中應(yīng)用最廣的一類(lèi)表面活性劑，但使用單一表面活性劑驅(qū) 油存在著活性劑波及系數(shù)低、驅(qū)油效率差、吸附損失較為嚴(yán)重、表面活性劑用量大、成本較 高等缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)新型、高效、廉價(jià)的驅(qū)油體系一直是三次采油技術(shù)研究的重點(diǎn)。近年來(lái)，復(fù)合 驅(qū)被認(rèn)為是一種更有潛力的三次采油方法。合適的表面活性劑復(fù)配體系，不僅能產(chǎn)生很好 的協(xié)同效應(yīng)，大幅度降低體系的界面張力，而且還能夠降低表面活性劑的吸附損失量，甚至 驅(qū)油用表面活性劑的總濃度也有可能降低，同時(shí)表面活性劑的其它性能如抗鹽能力、耐溫 性能或吸附損耗減少等得到強(qiáng)化。因此，通過(guò)不同表面活性劑的適當(dāng)復(fù)配，可使各自優(yōu)點(diǎn)充 分發(fā)揮，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。偶聯(lián)表面活性劑是一類(lèi)新型表面活性劑，在三次采油中具有很大的應(yīng)用潛力。首 先，偶聯(lián)表面活性劑較低的CMC和較高的表面活性使其在較小的濃度下即可達(dá)到超低界面 張力，可以大幅度提高驅(qū)油效率；其次，由于偶聯(lián)表面活性劑含有兩個(gè)親水頭基，因此，與常 規(guī)表面活性劑相比具有更好的水溶性和耐鹽性；更重要的是偶聯(lián)表面活性劑與其他驅(qū)油助 劑配伍性更好，可大大降低其實(shí)際應(yīng)用成本。離子液體是一類(lèi)新型綠色化學(xué)品，是由陰、陽(yáng) 離子組成，常溫附近呈液態(tài)的鹽類(lèi)。研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離子液體的陽(yáng)離子中含一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的 烷基鏈時(shí)，其具有高于傳統(tǒng)表面活性劑的表面活性。離子液體表面活性劑不但具備傳統(tǒng)表 面活性劑的特點(diǎn)而且綠色環(huán)保、具有生物相容性、分子結(jié)構(gòu)可調(diào)性，是一類(lèi)新型且具有獨(dú)特 性能的綠色表面活性劑。離子液體獨(dú)特的物化性質(zhì)已引起人們的廣泛關(guān)注，正成為當(dāng)前研 究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。上已述及，不同表面活性劑之間的適當(dāng)復(fù)配可有效降低油水界面張力，以提高石 油采收率。然而，到目前為止，把離子液體表面活性劑同偶聯(lián)表面活性劑復(fù)配用于降低油水 界面張力以提高石油采收率還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開(kāi)發(fā)一種新型、高效的能顯著降低油水界面張力的復(fù)配體系， 減少表面活性劑用量，使油水界面張力降低一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的—種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系，其特征在于，所述復(fù)配體 系的配方為(以重量百分比計(jì))離子液體表面活性劑0. 02 1. 00%偶聯(lián)陰離子表面活性劑0. 03 1. 50%堿0 1.20%聚合物0 0.15%水96· 15 99. 95%其中所述的離子液體表面活性劑是烷基咪唑類(lèi)離子液體，通式為[Cnmim] [Χ] (η =8，10，12 ；X = CF, BrO。所述的偶聯(lián)陰離子表面活性劑為羧酸鹽或磺酸鹽類(lèi)偶聯(lián)表面活性劑，或者羧酸鹽 /磺酸鹽與除偶聯(lián)陰離子表面活性劑之外的陰離子表面活性劑的混合物。偶聯(lián)羧酸鹽類(lèi)表面活性劑可以為1，6-己二酸鈉，2，3-雙十二烷基酯，N，N-雙十四 ?；叶范宜徕c；偶聯(lián)磺酸鹽類(lèi)表面活性劑可以為乙撐-雙(N-乙磺酸-十二酰胺) 鈉鹽，乙撐-雙(N-乙磺酸-十四酰胺)鈉鹽。所述的堿可以為MOH、M2C03、MHCO3> M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (Μ = Na，K)或上述堿的
混合物。所述的聚合物可以是聚丙烯酰胺、改性的聚丙烯酰胺。室溫(25 30°C )下將離子液體表面活性劑與堿混合，并在攪拌條件下加入偶聯(lián) 陰離子表面活性劑，混勻后將聚合物緩慢加入上述溶液中并不斷攪拌，得到均一穩(wěn)定的混 合溶液，即得到本發(fā)明的能降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系。本發(fā)明所用的咪唑類(lèi)離子液體以N-甲基咪唑和溴代烷(以溴化1-烷基-3-甲基 咪唑離子液體的合成為例)為原料，可利用微波輔助合成反應(yīng)儀，采用間歇設(shè)定溫度的方 式合成，反應(yīng)過(guò)程中溴代烷烴稍微過(guò)量，以確保N-甲基咪唑充分反應(yīng)。合成路線如下 反應(yīng)完成后，將多余的原料用乙酸乙酯萃取至少三次，然后在一定溫度下減壓旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙酸乙酯及其它殘留物，直至質(zhì)量不再減少。最后于100°c真空干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)物。有益效果通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的方法可以得到一種低于室溫到接近100°C范圍內(nèi)均一穩(wěn)定的能 降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系。該復(fù)配體系可以使油水界面張力比單一表 面活性劑體系降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，所以在三次采油領(lǐng)域具有廣闊的潛在應(yīng)用價(jià)值。本發(fā) 明方法不但操作簡(jiǎn)單，而且消除了揮發(fā)性助劑對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。離子液體、偶聯(lián)表面活性 劑自身的特殊性能及二者的協(xié)同效應(yīng)，使表面活性劑使用濃度低于現(xiàn)有濃度，產(chǎn)品降低界面張力效果好。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)無(wú)需加入助劑就可以得到低于室溫(25 30°C)到接近100°C范圍內(nèi)均一、穩(wěn) 定的混合溶液，消除了揮發(fā)性助劑對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題；(2)表面活性劑的濃度不高于現(xiàn)有驅(qū)油液中表面活性劑濃度，產(chǎn)品降低油水界面 張力效果好，性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的 描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1偶聯(lián)陰離子表面活性劑以羧酸鹽類(lèi)偶聯(lián)表面活性劑為例，分子結(jié)構(gòu)如下式所示 離子液體表面活性劑為[Cnmim]Br(8，10)，水為二次蒸餾水，油為大慶脫氣脫水原 油，堿為NaOH(l. 2% )，聚合物為聚丙烯酰胺(0. 12% )，表面活性劑濃度為0. 05wt%,40°C 下1小時(shí)平衡界面張力隨離子液體濃度及種類(lèi)變化見(jiàn)表1。表1油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度及種類(lèi)變化實(shí)施例2同實(shí)施例1操作，僅改變離子液體表面活性劑為[C8mim]Cl，1小時(shí)平衡界面張力 (400C )隨離子液體表面活性劑濃度變化見(jiàn)表2。表2油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度變化實(shí)施例3同實(shí)施例1操作，離子液體表面活性劑為[C8mim] Br,僅改變堿為KOH或 Na2CO3 (1. 2% ),1小時(shí)平衡界面張力(40°C )隨離子液體濃度變化見(jiàn)表3。表3油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度及堿種類(lèi)變化實(shí)施例4同實(shí)施例1操作，離子液體表面活性劑為[C8mim]Br，僅改變聚丙烯酰胺濃度為 0. 05%，1小時(shí)平衡界面張力(40°C )隨離子液體表面活性劑濃度變化見(jiàn)表4。表4油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度變化實(shí)施例5同實(shí)施例1操作，離子液體表面活性劑為[C8mim]Br，僅改變偶聯(lián)陰離子表面活性
劑為磺酸鹽類(lèi)偶聯(lián)表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)如下式所示 1小時(shí)平衡界面張力(40°c)隨離子液體表面活性劑濃度變化見(jiàn)表& 表5油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度變化
權(quán)利要求
一種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系，其特征在于，所述復(fù)配體系配方的重量百分比如下離子液體表面活性劑0.02～1.0％偶聯(lián)陰離子表面活性劑0.03～1.5％ 堿0～1.2％ 聚合物0～0.15％ 水96.15～99.95％其中所述的離子液體表面活性劑是烷基咪唑類(lèi)離子液體，通式為[Cnmim][X](n＝8，10，12；X＝Cl ，Br )，所述的偶聯(lián)陰離子表面活性劑為羧酸鹽或磺酸鹽偶聯(lián)表面活性劑，或者為羧酸鹽或磺酸鹽與除偶聯(lián)陰離子表面活性劑之外的陰離子表面活性劑的混合物，所述的堿為選自M＝Na或M＝K的MOH、M2CO3、MHCO3、M3PO4、M2HPO4、MH2PO4中的一種或幾種的混合物。所述的聚合物為聚丙烯酰胺或改性的聚丙烯酰胺。
2.如權(quán)利要求1所述的一種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系，其特 征在于，所述的偶聯(lián)羧酸鹽表面活性劑為選自1，6-己二酸鈉，2，3-雙十二烷基酯，N, N-雙 十四?；叶范宜徕c中的一種；偶聯(lián)磺酸鹽類(lèi)表面活性劑為選自乙撐-雙(N-乙磺 酸_十二酰胺)鈉鹽，乙撐-雙(N-乙磺酸-十四酰胺)鈉鹽中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復(fù)配體系。它是一種含離子液體表面活性劑和偶聯(lián)表面活性劑的混合溶液，少量離子液體表面活性劑的加入就可以使油水間的界面張力比不含離子液體的體系降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。該體系也可以加入一些堿和聚合物。離子液體、偶聯(lián)表面活性劑自身的特殊性能及二者的協(xié)同效應(yīng)，使表面活性劑在使用濃度較低的情況下大幅度降低界面張力，產(chǎn)品性能穩(wěn)定；無(wú)需加入助劑就可以得到低于室溫到接近100℃范圍內(nèi)均一穩(wěn)定的溶液。該復(fù)配體系有望用作三次采油驅(qū)油液。
文檔編號(hào)C09K8/584GK101899292SQ20101018407
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者劉洪來(lái), 宋偉杰, 尚亞卓, 彭昌軍, 王菲 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)