甜菜堿表面活性劑的合成及在三次采油中的應(yīng)用

摘 要:本文以十二烷基苯、1，4-二氯丁烷、2—羥基—3—氯丙基磺酸鈉為原料經(jīng)兩步反應(yīng)合成了一種烷基苯烷基羥磺基甜菜堿。考察了它在三次采油中的使用性能，表明其是一種具有優(yōu)良性能的驅(qū)油劑，可以有效提高采收率達(dá)到25%以上。

關(guān)鍵詞:甜菜堿采收率界面張力

中圖分類號:TQ42文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0049-02

甜菜堿型兩性表面活性劑，具有陽離子和陰離子親水基部分，顯示陽離子和陰離子這兩種性質(zhì)又具有陽離子、陰離子和非離子表面活性別所沒有的許多優(yōu)異性能:良好的界面活性、低毒性和低刺激性、有效的殺菌性以及優(yōu)異的配伍性等。在化妝品和盥洗制品中特別是在香波制品中的用量一直穩(wěn)步上升[1]。

驅(qū)油用表面活性劑的作用是降低油水界面張力，啟動(dòng)巖石孔隙中的殘余油，同時(shí)由于表面活性劑的使用，環(huán)境是在油藏中，因此溫度、礦化度、二價(jià)離子、復(fù)雜的原油性質(zhì)及長時(shí)期的作用，對表面活性劑提出了更高的要求。因此，對低滲透油藏，油水界面張力盡可能達(dá)到10-4mN/m數(shù)量級;對高礦化度的油藏，表面活性劑應(yīng)具有足夠的抗鹽性和抗二價(jià)Ca2+、Mg2+離子的能力;對高溫地層的油藏，表面活性劑要具有很好的耐溫性能。

本文研制的羥磺基甜菜堿表面活性劑通過改變親油基結(jié)構(gòu)達(dá)到在無堿條件下形成超低界面張力。單獨(dú)使用和與聚合物形成的二元復(fù)合驅(qū)油體系在室內(nèi)已取得了較好的效果。同時(shí)克服了三元體系在應(yīng)用中污染地層、油水分離難及結(jié)垢嚴(yán)重等的缺點(diǎn)。

1甜菜堿表面活性劑的合成

1.1 合成原料

十二烷基苯，分析純;1，4-二氯丁烷，分析純;二甲胺，分析純;離子液體催化劑，自制;2—羥基—3—氯丙基磺酸鈉，自制。

1.2 合成方法

將1，4-二氯丁烷、離子液體催化劑、十二烷基苯加入反應(yīng)瓶中反應(yīng)制備對十二烷基苯基丁基氯;所得中間體加入二甲胺及氫氧化鈉得到叔胺;向其中加入2—羥基—3—氯丙基磺酸鈉得到產(chǎn)品——烷基苯烷基羥磺基甜菜堿[2]

2三次采油應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究

研究條件:大慶采油四廠井口脫水原油、大慶采油四廠注入污水、NaCl(分析純)、CaCl2(分析純)、Na2CO3(分析純)、聚丙烯酰胺(分子量1600萬)、烷基苯烷基羥磺基甜菜堿、實(shí)驗(yàn)溫度:45℃。

2.1 界面張力

考察制得的烷基苯烷基羥磺基甜菜堿在不同濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)下對大慶四廠原油/水界面張力的影響， Texas-500型旋轉(zhuǎn)液滴界面張力儀測定與大慶四廠原油/水的界面張力，如表1，2，3所示。

烷基苯烷基羥磺基甜菜堿與重烷基苯磺酸鹽質(zhì)量比為1∶3。

2.2 礦化度及二價(jià)離子的影響研究

如表4，5所示。

2.3 二元體系界面張力穩(wěn)定性研究

如圖1所示。

3二元復(fù)合驅(qū)油體系界面張力與驅(qū)油效果

如表6所示。

4結(jié)果與討論

4.1 烷基苯烷基羥磺基甜菜堿表面活性劑

表面活性甜菜堿的合成通常分二步進(jìn)行，即長鏈烷基叔胺的合成和甜菜堿的合成。長鏈烷基叔胺的合成是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它的質(zhì)量在很大程度上影響著表面活性甜菜堿的質(zhì)量。反應(yīng)時(shí)預(yù)先加入少量的甜菜堿可提高產(chǎn)率。加入碳酸氫鈉、氫氧化鈉或碳酸鈉等堿性助劑，可達(dá)到抑制副反應(yīng)，提高主反應(yīng)速率的目的。

4.2 討論

烷基苯烷基羥磺基甜菜堿表面活性劑可以很好的應(yīng)用到三次采油中。

由表1、2可見，在10ppm活性物濃度條件下油水界面張力可以達(dá)到超低，在弱堿條件下50ppm活性物濃度油水界面張力可以達(dá)到超低。此型表活劑與聚合物、強(qiáng)堿形成的三元體系界面活性可以達(dá)到10-3mN/m。

表3表明，烷基苯烷基羥磺基甜菜堿表面活性劑具有很好的復(fù)配增效性能，最佳配比為1∶3。

從表4、5可以看出，當(dāng)?shù)V化度達(dá)到150000mg/L時(shí)，二價(jià)離子濃度達(dá)到1500mg/L時(shí)界面張力均為超低，說明礦化度、二價(jià)離子對界面張力影響不大。可見，此類表面活性劑可以在更廣泛的油田中應(yīng)用。

由圖1說明，所研制的表面活性劑水溶液體系在90天的測試中界面活性穩(wěn)定。

表6列出的是在人造均質(zhì)巖心上得到的二元及三元驅(qū)油物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。活性劑濃度只有0.1%的聚合物/表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)采收率及總采收率的平均值分別為25.6%和71.1%。而活性劑濃度為0.3%的堿/表面活性劑/聚合物三元復(fù)合驅(qū)采收率及總采收率的平均值分別為19.3%和63.5%。可以看出，在活性劑濃度只有0.1%、不增加聚合物用量并且不加堿的情況下，二元復(fù)合驅(qū)采收率及總采收率均高于三元復(fù)合驅(qū)。

5結(jié)論

(1)合成了一種新型的甜菜堿型表面活性劑——烷基苯烷基羥磺基甜菜堿，在有效濃度為0.3%～0.001%的無堿條件下與大慶原油的界面張力達(dá)到10-4mN/m的超低值;

(2)所合成的表面活性劑在三次采油條件下具有優(yōu)良的抗鹽及二價(jià)離子功能，穩(wěn)定性好;

(3)巖心實(shí)驗(yàn)二元復(fù)合驅(qū)提高采收率的幅度高于三元復(fù)合驅(qū)，且對于該種活性劑的使用濃度可低于0.3%。

參考文獻(xiàn)

[1]羥磺甜菜堿的研制.上海化工，2000年.

[2]李希友.新型甜菜藏兩住表面活性刑的合成.表面活性刑工業(yè)，1995(3).42～44.