专利名称：一种用于三次采油的非离子表面活性剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于三次采油的非离子表面活性剂及其生产方法。
三元复合驱是国外80年代发展起来的一项三次采油技术，其特点是利用表面活性剂、碱和聚合物间协同作用，减小价格昂贵的表面活性剂用量，用价廉的碱部分替代表面活性剂。聚合物的加入有利于减少三元复合体系的流度，从而扩大波及体积。三元复合体系可以充分发挥各种化学剂的优势，大幅度降低化学驱的成本，大幅度提高原油采收率。国内外三元复合驱中应用最广泛的表面活性剂是石油磺酸盐，是纯化白油的副产品，价格低廉，随着石油工业的发展，石油磺酸盐的需求量增大，合成石油磺酸盐产品日益增多，使石油磺酸盐价格与非离子表面活性剂的价格相差不多。一些地区的原油属石蜡基，芳烃含量少，生产石油磺酸盐存在着原料问题，此外，合成石油磺酸盐工艺复杂，产品质量不稳定，SO3对设备及环境污染等问题给生产石油磺酸盐类表面活性剂带来巨大的困难。寻找部分替代或完全替代磺酸盐类的其它表面活性剂，一直是高效价廉驱油剂的研制目标。目前，有关非离子表面活性剂作为驱油剂的报导很多，如前苏联用OP-7、OP-10等开展了许多矿场试验，但效果不好。用非离子表面活性剂配制三元复合体系如国外用Tritonx-100、我国胜利油田用的OP-10等。将脂肪酸烷醇酰胺型非离子表面活性剂用于三次采油目前还未见报导，脂肪酸烷醇酰胺型非离子表面活性剂的合成方法主要有这么几种一种是直接法，脂肪酸与二乙醇胺混合，加热一步完成；还有一种二步法，比较典型的如美国专利3024260号公开了一种分两步进行的方法，第一步脂肪酸与二乙醇胺先反应，生成氨基酯和酰胺酯，第二步填加碱性催化剂，未反应的二乙醇胺与氨基酯和酰胺脂进行反应，制取脂肪酸烷醇酰胺；另有一项日本特公昭49903号对上述方法作了进一步改进，第一步，脂肪酸与二乙醇胺的mol比小于0.7反应，第二步填加碱性催化剂和剩余的二乙醇胺，二乙醇胺与氨基酯和酰胺脂进行反应，制取脂肪酸烷醇酰胺，该法生产的产品其纯度与脂肪酸甲酯和二乙醇胺反应制得的脂肪酸醇酰胺相当，其质量优于前者，但也存在着工艺过程复杂，原料来源有限的问题。
本发明的任务是克服现有技术的不足，设计一种工艺路线短，原料来源广泛，价格低，纯度高的用于三次采油的非离子表面活性剂及其生产方法。
本发明的任务是以如下方式实现的制取脂肪酸烷醇酰胺采用改进的一步法脂肪酸与二乙醇胺在催化剂、助催化剂的作用下直接生成脂肪酸烷醇酰胺型非离子表面活性剂；其反应温度在60～200℃之间，反应时间在2～20小时之间，其中脂肪酸为工业合成脂肪酸，由牛油、猪油、羊油、椰子油、棕榈油、蓖麻油、花生油、大豆油、玉米油、米糠油水解得到的脂肪酸；二乙醇胺的纯度大于85％；所用的催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾、碳酸钠或它们的混合物；助催化剂是甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇。本发明中，脂肪酸与二乙醇胺的重量比为1∶0.5～1∶1.5，催化剂与反应混合物的比例0.05～2∶100(重量)。助催化剂与反应混合物的比例为0.05～3∶100(重量)。
本发明所生产的活性剂性能稳定，质量优于现有同类产品，并且所需原材料来源广，价格低廉，工艺简单，节能，因此生产成本低。
由于本发明的方法制取脂肪酸烷醇酰胺、碱和聚合物构成的三元复合体系能在较宽的地层水矿化度、较宽的活性剂浓度及碱浓度范围内与原油形成超低界面张力(10-3mN/m数量级)该非离子表面活性剂具有比阴离子表面活性剂(如石油磺酸盐)耐温、抗盐及低界面张力窗口宽等优点；本发明的非离子表面活性剂与阴离子活性剂复配，可显著提高体系的抗多价阳离子的能力，并且，该非离子表面活性剂可单独与碱、聚合物构成三元复合驱油体系，也可与阴离子活性剂复配使用，因此用途广泛。
本发明的实施例1，采用改进的一步法，将油酸500克与二乙醇胺500克混合，再加入催化剂氢氧化钠1克、助催化剂乙醇5毫升加入容积为2升的四口瓶中，在氮气的保护下于160℃进行反应6小时，其结果见附表，将该反应放大1000倍，所得产品质量和性能与小试一样。
本发明的又一实施例，将250克软脂酸、200克二乙醇胺、0.5克氢氧化钠和3毫升甲醇加入500毫升的四口瓶中，在氮气的保护下于160℃进行反应5小时，其结果见附表；将该反应放大1000倍，所得产品质量和性与小试一样。
本发明的生产装置为一带有搅拌器、带有回流冷凝管，用导热油(或电)加热的釜式反应器，反应过程中通入氮气保护，用热电偶测反应温度，按计量称取原料脂肪酸与二乙醇胺，加入适量的催化剂和助催化剂，开始搅拌，加热到指定温度开始计时，到反应时间后停止加热，冷却即得成品。
本发明的方法与以下各现有技术进行比较1、直接法将250克由酸、200克二乙醇胺加入500毫升的四口瓶中，在氮气的保护下于160℃进行反应6小时，再加入0.5克氢氧化钠继续加热四小时，其结果见附表1。
2、美国专利3024260号方法；将250克油酸、200克二乙醇胺加入500毫升的四口瓶中，在氮气的保护下于150℃进行反应，馏出16毫升水，然后将溶解5克氢氧化钠的8毫升甲醇溶液填到烧瓶中，于80℃，在400mmHg的减压下进行1小时脱甲醇后于50℃加热4小时，其结果见附表1。
3、日本特公昭-49903的方法进行反应。将250克油酸、70克二乙醇胺加入500毫升的四口瓶中，在氮气的保护下于150℃进行反应，馏出16毫升水，然后将溶解1.5克氢氧化钠的130二乙醇胺填加到烧瓶中，于50℃加热4小时，其结果见附表1。
表1不同方法制得脂肪酸烷醇酰胺性能分析
>三元复合驱在非均质物理模型驱油结果比较表2列出了两个三元体系配方及驱油实验结果。体系与原油的界面张力均达到10-3数量级，复合体系的粘度也极为相近，原油为采油一厂原油。NOS三元复合体系的化学驱采收率为21.5％，而ORS三元复合体系的化学驱采收率为19.8％。这一结果表明非离子表面活性剂NOS具有较强的洗由能力，是一种良好的化学驱油剂。
NOS(非离子表面活性剂)用量对驱油效果的影响表3为NOS用量分别为0.4％和0.6％时复合体系在非均质物理模型上的驱油结果。随NOS用量的增加，化学驱采收率增加。复合驱采收率分别为17.1％和20.0％。实验后，切开岩芯剖面观察发现，入口段各层驱的很好，低渗透层只驱到约l/5，中低渗透层均被波及。驱油过程中压差最大值分别为4atm和7atm，说明油滴，油膜得以启动形成油墙。最低含水降到40％以下。
表2三元复合驱在非均质物理模型驱油结果比较
<p>原油采油一厂脱气原油速度1m/dJ21三元体系段塞NOS0.6％；NaOH1.2％1275A1200mg/L，注入0.3PV；保护段塞0.283PV(600mg/L 1275A)。
Z31三元体系段塞ORS0.6％；NaOH1.2％1275A1200mg/L，注入0.3PV；保护段塞0.283PV(600mg/L 1275A)。
表3三元复合驱在非均质物理模型驱油结果比较
原油采油二厂Ⅱ-1原油速度1m/dZ44三元体系段塞NOS0.4％；NaOH1.2％；HPAM1200mg/L，注入0.3PV；保护段塞0.283PV。
Z45三元体系段塞ORS0.6％；NaOH1.2％；HPAM1200mg/L，注入0.3PV；保护段塞0.283PV。
由本发明的方法生产的非离子表面活性剂、碱和聚合物构成的三元复合体系，能在较宽的地层水矿化度、较宽构活性剂浓度及碱浓度范围内与原油形成超低界面张力(10-3mN/m数量级)，可用于三次采油，提高原油采收率。
权利要求
1.一种制取脂肪酸烷醇酰胺的生产方法，其特征在于采用一步法，脂肪酸与二乙醇胺在催化剂、助催化剂的作用下直接生成脂肪酸烷醇酰胺型非离子表面活性剂，其中，反应温度在30-200℃之间，反应时间在2-20小时之间；所用脂肪酸为工业合成脂肪酸，由牛油、猪油、羊油、椰子油、棕榈油、蓖麻油、花生油、大豆油、玉米油、米糠油水解得到的脂肪酸；所采用的二乙醇胺的纯度大于85％；所用的催化剂是；氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钾、碳酸钠或它们的混合物；助催化剂是甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇；脂肪酸与二乙醇胺的重量比为1∶0.5～1.5，催化剂与反应混合物的比例0.05～2∶100，助催化剂与反应混合物的比例为0.05～3∶100。
2.如权利要求1所述的脂肪酸烷醇酰胺的生产方法，其特征在于所采用的生产装置为一带有搅拌器带有回流冷凝管，用导热油(或电)加热的釜或反应器，反应过程中通入氮气保护，用热电偶测反应温度按计量称取原料脂肪酸与二乙醇胺，加入适量的催化剂和助催化剂，开始搅拌，加热到指定温度开始计时，到反应时间后停止加热，冷却即得成品。
3.一种用如权利要求1、2所述的方法生产的非离子表面活性剂，其特征在于该非离子表面活性剂、碱和聚合物构成的三元复合体系，能在较宽的地层水矿化度、较宽的活性剂浓度及碱浓度范围内与原油形成超低界面张力(10-3mN/m)，可用于三次采油提高采收率。
全文摘要
一种适用于三次采油的非离子表面活性剂的制备方法,采用改进的一步法,脂肪酸与二乙醇胺在催化剂、助催化剂的作用下直接生成脂肪酸烷醇酰胺型非离子表面活性剂。这种表面活性剂性能稳定、避光、空气可长期保存,无毒,由该非离子表面活性剂、碱和聚合物构成的三元复合体系,能在较宽的地层水矿化度,较宽的活性剂浓度及碱浓度范围内与原油形成超低界面张力(10
文档编号C07C233/00GK1231280SQ9811388
公开日1999年10月13日 申请日期1998年4月3日 优先权日1998年4月3日
发明者康万利, 单希林, 李俊刚 申请人:大庆石油学院