耐鹽驅(qū)油表面活性劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐鹽驅(qū)油表面活性劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在油田進(jìn)入高含水期后，剩余油以不連續(xù)的油膜被圈閉在油藏巖石的孔隙中，作 用于油珠上的兩個(gè)主要力是粘滯力和毛細(xì)管力，如果選用合適的表面活性劑體系，降低油 水間的界面張力，使儲(chǔ)油層油水間的界面張力從20~30mN/m降至較低或超低值（10 3~ 10 4mN/m)，便能減少使剩余油移動(dòng)時(shí)油珠變形所帶來(lái)的阻力，從而大幅提高驅(qū)油效率。
[0003] 采油表面活性劑應(yīng)用的最多的還是石油磺酸鹽，重烷基苯磺酸鹽等煉油副產(chǎn)物 改性的表面活性劑，這類(lèi)表面活性劑的特點(diǎn)是取材廣泛、價(jià)格低廉，但是，這類(lèi)表面活性劑 也存在著性能不夠穩(wěn)定，耐鹽特別耐二價(jià)陽(yáng)離子性能較差等一系列問(wèn)題，不能適用于高溫、 高鹽的油田區(qū)塊。在同一個(gè)分子中引入多個(gè)活性官能團(tuán)的新型表面活性劑，可大大提高 表面活性，而且可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，增加抗鹽性。專(zhuān)利U.S.Pat.No. 4436672A用烷基醇 與縮水甘油反應(yīng)得到烷基醇聚縮水甘油醚，然后進(jìn)行磺化，得到一種陰-非離子表面活性 劑；專(zhuān)利U.S.Pat.No. 4466891A提供了 一種烷基酚聚氧乙烯醚丙磺酸鹽；專(zhuān)利U.S.Pat. No. 2011015111A1以α烯烴與1，3-二氯-2-丙醇反應(yīng)生成含有氯代基的醚，然后進(jìn)行磺化 反應(yīng)，得到一種新型的含有兩個(gè)磺基的陰離子表面活性劑。但是，現(xiàn)有的表面活性劑在高鹽 1?溫油層的驅(qū)油效率有待提1?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是現(xiàn)有技術(shù)中表面活性劑存在高溫、高鹽條件下 驅(qū)油效率低的問(wèn)題，提供一種新的耐鹽驅(qū)油表面活性劑，該表面活性劑具有在高礦化度條 件下驅(qū)油效率高的特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種與解決技術(shù)問(wèn)題之一相對(duì)應(yīng)的耐鹽 驅(qū)油表面活性劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之三是技術(shù)問(wèn)題之一所述表面活性劑在油田提高原 油采收率中的應(yīng)用。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：耐鹽驅(qū)油表面活性劑，其 名稱(chēng)為3_(烴基酚聚氧乙烯醚）-2-(羥丙基磺酸聚氧丙烯醚）丙磺酸鹽，結(jié)構(gòu)如式（I)所 示：
[0008]
[0009] 其中吣和M2獨(dú)立選自為堿金屬、堿土金屬中任意一種，當(dāng)吣為堿金屬時(shí)叫為1， 當(dāng)吣為堿土金屬時(shí)叫為0. 5,當(dāng)M2為堿金屬時(shí)n2為1,當(dāng)M2為堿土金屬時(shí)n2為0. 5,R為C4~C2。的經(jīng)基，X= 1~20,y= 1~10。
[0010] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選X= 2~8,y= 2~4。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述烴基優(yōu)選為c7~C1(]烷基。
[0012] 上述技術(shù)方案中，作為最最優(yōu)選的技術(shù)方案：所述烴基為Cs~C9的烷基，X= 4~ 6,y= 2_3〇
[0013] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：上述技術(shù)問(wèn)題之一所述 耐鹽驅(qū)油表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：
[0014]a)在堿性催化劑作用下，烴基酚與所需量環(huán)氧乙烷反應(yīng)得到烴基酚聚氧乙烯醚； 反應(yīng)溫度優(yōu)選為85~160°C，壓力優(yōu)選為0~0. 40MPa(表壓），反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1~10小 時(shí)；
[0015]b)將步驟a)所得烴基酚聚氧乙烯醚溶解到(：6~(：8芳烴中，加入堿金屬氫氧化物 或堿土金屬氫氧化物中的至少一種堿，在30~60°C下堿化0. 5~3小時(shí)，加入3-氯-2-羥 基丙磺酸的堿金屬鹽，攪拌下反應(yīng)得到3-(烴基酚聚氧乙烯醚）-2-羥基丙磺酸鹽；所述 烴基酚聚氧乙烯醚與所述堿的摩爾比優(yōu)選為1: (1~3);其中所述烴基酚聚氧乙烯醚與 3-氯-2-羥基丙磺酸堿金屬鹽的摩爾比優(yōu)選為1: (1~4);反應(yīng)溫度優(yōu)選為30~80°C;反 應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為6~18小時(shí)；
[0016]c)將步驟b)所得3_(烴基酚聚氧乙烯醚）-2_羥基丙磺酸鹽，在堿性催化劑作用 下，與所需量環(huán)氧丙烷反應(yīng)得到所述3-(烴基酚聚氧乙烯醚）-2-(聚氧丙烯醚）丙磺酸鹽； 反應(yīng)溫度優(yōu)選為85~160°C;反應(yīng)壓力優(yōu)選為0~0. 40MPa(表壓）；反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選1~10 小時(shí)；
[0017]d)將步驟c)所得3-(烴基酚聚氧乙烯醚）-2-(聚氧丙烯醚）丙磺酸鹽，溶解到 C6~Cs芳烴中，加入堿金屬氫氧化物或堿土金屬氫氧化物中的至少一種堿，在30~60°C下 堿化0. 5~3小時(shí)，加入3-氯-2-羥基丙磺酸的堿金屬鹽，攪拌下反應(yīng)得到3-(烴基酚聚氧 乙烯醚）-2-(羥丙基磺酸聚氧丙烯醚）丙磺酸鹽；所述3-(烴基酚聚氧乙烯醚）-2-(聚氧丙 烯醚）丙磺酸鹽與所述堿的摩爾比優(yōu)選為1: (1~3);所述3-(烴基酚聚氧乙烯醚）-2-(聚 氧丙烯醚）丙磺酸鹽與3-氯-2-羥基丙磺酸的堿金屬鹽的摩爾比優(yōu)選為1: (1~4);反應(yīng) 溫度優(yōu)選為30~80°C;反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為6~18小時(shí)。
[0018] 上述技術(shù)方案中，步驟a)和/或步驟c)所述堿性催化劑優(yōu)選堿金屬氫氧化物或 堿土金屬氫氧化物中的至少一種。步驟b)所述烴基酚聚氧乙烯醚與3-氯-2-羥基丙磺酸 堿金屬鹽的摩爾比更優(yōu)選為1: (1~2)，反應(yīng)時(shí)間更優(yōu)選為6~10小時(shí)。步驟a)和/或步 驟c)所述堿性催化劑更優(yōu)選氫氧化鈉或氫氧化鉀中的至少一種。步驟a)和/或步驟c) 所述反應(yīng)溫度更優(yōu)選為120~140°C，反應(yīng)時(shí)間更優(yōu)選為6~8小時(shí)。
[0019] 為解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題之三，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：上述技術(shù)問(wèn)題之一所 述表面活性劑在提高原油采收率中的應(yīng)用。
[0020]上述技術(shù)方案中，所述應(yīng)用的具體方法可以為將以重量份數(shù)計(jì)包括本發(fā)明技術(shù)問(wèn) 題之一所述表面活性劑1份與水100~2000份的驅(qū)油劑注入含油地層。其中采用的水可 以是去離子水、河水、地下水、海水，優(yōu)選為總礦化度范圍為80000-300000mg/L、Ca2++Mg2+為 1000-6000mg/L的水，出于施工方便、節(jié)約水資源等方面的考慮，更優(yōu)選為油田注入水，例如 本發(fā)明實(shí)施例采用的中原油田濮城西區(qū)注入水。為了增加驅(qū)油效果，本發(fā)明驅(qū)油劑中還可 以包括本領(lǐng)域常用的添加劑，例如小分子醇類(lèi)、DMSO、二乙醇胺、CTAC等。
[0021] 本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于表面活性劑采用了新型的陰-非離子表面活性劑，含有多 個(gè)親水基團(tuán)，兩個(gè)磺酸基團(tuán)分別位于分子鏈段及聚氧乙烯和聚氧丙烯鏈段的中間。同時(shí)由 于多個(gè)基團(tuán)的協(xié)同作用大大增加了表面活性劑的抗鹽和抗二價(jià)陽(yáng)離子的性能，與現(xiàn)有技術(shù) 中的陰-非離子表面活性劑相比，本發(fā)明采用的表面活性劑耐鹽能力更強(qiáng)，可用于高礦化 度的油層驅(qū)油，具有很高的理論意義，并且具有廣泛的應(yīng)用前景及實(shí)際意義。
[0022] 本發(fā)明表面活性劑在中原油田濮城西區(qū)地層溫度85°C、礦化度80000-300000mg/ L，Ca2+、Mg2+濃度為1000-6000mg/L的條件下仍可以與該區(qū)塊脫水原油形成10 3mN/m數(shù)量級(jí) 的超低界面張力，從而驅(qū)動(dòng)原油，提高采收率10%以上，取得了較好的技術(shù)效果。
[0023] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【實(shí)施例1】
[0025] 1.表面活性劑制備
[0026]a)向裝有冷凝裝置、攪拌裝置和氣體分散器的反應(yīng)器中加入0. 5mol壬基酚和1. 5 克氫氧化鈉和15克水，邊通氮?dú)膺吋訜嶂?5°C時(shí)，攪拌反應(yīng)1小時(shí)。開(kāi)啟真空系統(tǒng)，在90°C 溫度下，抽真空脫水1小時(shí)，然后用氮?dú)獯祾?次以除去體系中的空氣，然后將體系反應(yīng)溫 度調(diào)至150°C緩緩?fù)ㄈ?. 5mol環(huán)氧乙烷，控制壓力彡0. 40MPa進(jìn)行乙氧基化反應(yīng)；反應(yīng)結(jié) 束后，用氮?dú)獯祾唧w系，冷卻后中和、脫水，得〇.49mol壬基酚聚氧乙烯（3)醚。
[0027]b)將步驟a)所得壬基酚聚氧乙烯醚（3)加入到裝有攪拌裝置、冷凝回流裝置 和分水裝置的反應(yīng)器中，加入250毫升苯和40克氫氧化鈉，在60°C下堿化2小時(shí)，加入 0. 61m〇13-氯-2-羥基丙磺酸鈉，在回流狀態(tài)下，反應(yīng)8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，滴加濃度為 6M的鹽酸將體系的pH調(diào)到2,用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶劑后，用氫氧化鈉溶液中和， 然后在體積比丙酮：乙醇：水為2:1:1的混合溶劑中重結(jié)晶得到3-(壬基酚聚氧乙烯醚 (3)) -2-羥基丙磺酸鹽（0· 39mol)。
[0028]c)將步驟b)合成的3_(壬基酚聚氧乙烯醚（3))-2-羥基丙磺酸鹽，加入到裝有冷 凝裝置、攪拌裝置和氣體分散器的反應(yīng)器中，加入2克氫氧化鈉和20克水，邊通氮?dú)膺吋訜?至85°C時(shí)，攪拌反應(yīng)1小時(shí)。開(kāi)啟真空系統(tǒng)，在90°C溫度下，抽真空脫水1小時(shí)，用氮?dú)獯?掃4次，然后將體系反應(yīng)溫度調(diào)至150°C緩緩?fù)ㄈ?. 39mol環(huán)氧丙烷，控制壓力彡0. 40MPa 進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，用氮?dú)獯祾唧w系，冷卻后中和、脫水，得到3-(壬基酚聚氧乙烯醚 (3))-2-(聚氧丙烯醚（1))丙磺酸鹽（0.39mol)。
[0029]d)將步驟c)合成的3_(壬基酚聚氧乙烯醚（3))-2-(聚氧丙烯醚（1))丙磺酸鹽 (0. 39mol)加入到裝有攪拌裝置、冷凝回流裝置和分水裝置的反應(yīng)器中，加入200毫升苯和 氫氧化鈉（〇. 78mol)，在60°C下堿化2小時(shí)，加入0. 47mol3-氯-2-羥基丙磺酸鈉，在回流 狀態(tài)下，反應(yīng)5小時(shí)，得到3-(壬基酚聚氧乙烯醚（3))-2-(羥丙基磺酸聚氧丙烯醚（1))丙 磺酸鹽（〇· 36mol)。
[0030] 2.表面活性劑性能評(píng)價(jià)
[0031] 驅(qū)油劑配制：
[0032] 將上述表面活性劑1重量份與濮城西區(qū)注入水500重量份混合得到的透明驅(qū)油劑 用于界面張力評(píng)價(jià)和驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。其中本發(fā)明所有實(shí)施例和比較例中所用濮城西區(qū)注入水的 組成見(jiàn)表1。為便于比較將驅(qū)油劑的組成列于表2。
[0033]a)界面張力評(píng)價(jià)
[0034] 采用美國(guó)德克薩斯大學(xué)生產(chǎn)TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，在85°C下，轉(zhuǎn)速為4500 轉(zhuǎn)/分條件下，測(cè)定上述驅(qū)油劑與濮城西區(qū)采出的脫水原油之間的界面張力結(jié)果見(jiàn)表3。
[0035] b)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)
[0036] 按照SY/T6424-2000復(fù)合驅(qū)油體系性能測(cè)試方法中的復(fù)合驅(qū)油體系物理模擬驅(qū) 油效果測(cè)試，在85°C下，長(zhǎng)度為30cm，直徑為2. 5cm，滲透率為1. 5m2的巖心上進(jìn)行模擬驅(qū)油 實(shí)驗(yàn)。先用濮城西區(qū)注入水進(jìn)行水驅(qū)至含水98%，水驅(qū)