甜菜碱表面活性剂、制备方法及在强化采油中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及甜菜碱表面活性剂、制备方法及在强化采油中的应用。
【背景技术】
[0002] 我国多数油田现如今处于高含水期开采阶段，仍有六成以上的石油"留守"地下。 而且，注水开发的油田大多数都进入高含水、高采出程度的"双高"阶段，"多井低产"的问题 难以回避。若把井下剩余石油开采出来，相当于我国的可采储量增加一倍以上。因此，发展 三次采油是我国石油开采的必经之路。
[0003] 所谓三次采油，是对比一次采油、二次采油而言的。通俗地讲，在石油开采初期，只 是利用地层的天然能量开采石油，称为一次采油，其采收率仅为10%左右。通过向地层补充 能量来开采石油的方法，如注水、注气等，称为二次采油。目前世界上已有大量油田采用二 次采油方法，但采收率一般也只能达到25%到40%左右。三次采油，则是利用物理、化学和 生物等手段，继续开采地下剩余的石油，以此提高原油采收率的方法。
[0004] 在三次采油技术手段中，复合驱已经成为当前研究的热点，并且实践证明此技术 可以较好的提高原油采收率。其中活性剂（包括表面活性剂和碱）由于具有降低油水界面 张力等作用，使聚合物驱后地下的残余油（油膜、盲端油等）重新启动，从而提高采收率。
[0005] 根据 Er=Ev * Ed 其中民表示采收率，％ ;EV表示波及系数，％ ;Ed为洗油效率，％。因此提高采收率， 必须提高波及系数及洗油效率。而表面活性剂的性质则直接决定了实际生产中复合驱油剂 的洗油效率。因此开发新型的表面活性剂对于我国三次采油产业具有极为重要的意义。目 前，在普通油藏(一、二类油藏）中已经有表面活性剂被成功应用（CN1458219A)，采油表面活 性剂应用的最多的还是石油磺酸盐，重烷基苯磺酸盐等炼油副产物改性的表面活性剂，这 类表面活性剂的特点是取材广泛、价格低廉，但是对于高温、高矿化度的油藏来说，对一、二 类油藏来说效果较好的表面活性剂则不能有效降低界面张力，并表现为化学结构易变，严 重的色谱分离等等，不能胜任。在同一个分子中引入多个活性官能团的新型表面活性剂，可 大大提高表面活性，而且可能会产生协同作用，增加抗盐性。
[0006] 在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油膜被圈闭在油藏岩石的孔隙中，作 用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力，如果选用合适的表面活性剂体系，降低油 水间的界面张力，使储油层油水间的界面张力从20?30mN/m降至较低或超低值（KT 3? I(TWm)，便能减少使剩余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而大幅提高驱油效率。专利 U. S. Pat. No. 6258859B1提供一种烃基胺聚氧乙烯醚羧酸盐，其水溶性和抗盐性有所提高。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中表面活性剂存在高温、高盐条件下 驱油效率低的问题，提供一种新的甜菜碱表面活性剂，该表面活性剂具有在高温、高盐条件 下驱油效率高的特点。
[0008] 本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的甜菜 碱表面活性剂的制备方法。
[0009] 本发明所要解决的技术问题之三是技术问题之一所述甜菜碱表面活性剂在油田 驱油中的应用。
[0010] 为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：甜菜碱表面活性剂，其结 构如式（I)所示：
【主权项】
1. 甜菜碱表面活性剂，其结构如式（I)所示：
其中R为C8?C4Q的烃基，Ri和R2独立取自C1?C4的亚烷基，n+m=2?100, x=l?100。
2. 根据权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂，其特征在于n+m=2~20。
3.根据权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂，其特征在于x=l~20。
4.根据权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂，其特征在于所述R为C8~C25烃基。
5. 权利要求1所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，包括以下步骤： a) RNH2与所需量环氧乙烷反应得到烃基聚氧乙烯醚叔胺；反应温度优选为80? 180°C，压力优选为0?0? 80MPa(表压）； b) 在酸性催化剂存在下3-氯-2-羟基丙磺酸或者3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐 与所需量的环氧乙烷反应得到3-氯-2-(聚氧乙烯基)丙磺酸或者3-氯-2-(聚氧乙烯基） 丙磺酸碱金属盐；反应温度优选20?100°C，压力优选0?0? 80MPa(表压）； c) 将步骤a)所得烃基聚氧乙烯醚叔胺溶解到C6~C8芳烃中，加入碱金属氢氧化物或碱 土金属氢氧化物中的至少一种碱，所述烃基聚氧乙烯醚叔胺与所述碱的摩尔比为1: (1? 3)，在30?60°C下碱化0. 5?3小时，加入上述3-氯-2-(聚氧乙烯基）丙磺酸或者是 3-氯-2-(聚氧乙烯基）丙磺酸碱金属盐，其中所述烃基聚氧乙烯醚叔胺与3-氯-2-羟基 丙磺酸或者是3-氯-2-(聚氧乙烯基)丙磺酸碱金属盐的摩尔比为1: (1?4)，搅拌下反应 温度为3(T80°C，反应时间为6?18小时得到所述甜菜碱表面活性剂。
6. 根据权利要求5所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征是当n+m=2时所述步 骤a)不外加催化剂的情况下反应得到烃基聚氧乙烯醚叔胺。
7. 根据权利要求5所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征是当n+m> 2时所述 步骤a)首先在不外加催化剂的情况下每摩尔烃基伯胺与2摩尔环氧乙烷反应，然后再在碱 性催化剂的存在下与所需余量的环氧乙烷反应得到烃基聚氧乙烯醚叔胺。
8. 根据权利要求5所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征是酸性催化剂为三氟 化硼或五氯化锑中至少一种。
9. 根据权利要求7所述的甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征是所述碱性催化剂为 碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物中的至少一种。
10.权利要求1至4中任一项所述的甜菜碱表面活性剂在油田强化采油中的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种烃基胺聚氧乙烯醚磺酸盐型甜菜碱表面活性剂、制备方法以及在油田强化采油中的应用。主要解决目前生产技术中表面活性剂作为驱油剂在高温、高矿化度下驱油效果差，同时由于含碱，对地层及油井带来巨大伤害，腐蚀设备及输送管道，污染环境等问题。发明通过采用甜菜碱表面活性剂，其结构如式（I）所示，其中R为C8～C40的烃基，R1和R2独立取自C1~C4的亚烷基，n+m=2~100，x=1~100的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田的强化采油生产中。（I）
【IPC分类】C08G65-28, C08G65-26, C08G81-00, C09K8-584
【公开号】CN104559988
【申请号】CN201310514374
【发明人】王辉辉, 沈之芹, 张慧, 何秀娟, 翟晓东
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月28日