[发明专利]芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂及制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂及其制法和在采油中的应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

国内外高粘、低流度油藏资源丰富，其中我国松辽盆地中渗透率1-200mD、粘度20-500mPa·s油藏，储量达数十亿吨。然而由于原油含蜡量、胶质、沥青质含量高且地层温度较低，导致原油粘度高，开发困难。如何有效提高原油流动性，是大幅度提高低渗高粘油藏采收率的主要攻关方向。

针对中高渗普通稠油的开发，国内外采用化学驱路线，采用聚合物驱、化学复合驱等方式开展了现场试验研究，取得了一定的效果。然而中低渗油藏化学剂注入性与提高采收率效果难以兼得，亟需高效的开发方式。目前，化学降粘技术主要集中在乳化降粘和油溶性降粘研究，主要用于稠油的集输，且存在降粘率低、经济性差、机理认识不清等问题，现场也仅作为单井吞吐增产措施使用。国内外开发了非离子型(烷基酚聚氧乙烯醚)、阴离子型(聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯盐)等多种乳化降粘剂。但乳化降黏剂适应性较差，通常一种降黏剂只适用于一种稠油，且开采时需加入大量的水，要求所形成的乳状液必须具有一定的稳定性，导致采出的稠油破乳脱水难度增加、处理量加大。因此针对中低渗高粘原油的开发亟需研制新型降粘剂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂，其水溶液具有较高的粘度，能够起到良好的提高采收率的效果。

为达到上述目的，本发明提供了一种芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂，其是N-[芳基十八烷基聚氧乙烯醚(x)-2-羟丙基]-N,N-二甲基羧基甜菜碱两性表面活性剂，其结构式为：

其中，R为苯基、甲苯基、二甲苯基或乙苯基；m、n分别为选自0-15的整数且m+n＝15，x为1-30的整数。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂，其中，R为苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂，其中，R为甲苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂，其中，R为二甲苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂，其中，R为乙苯基，m为7，n为8，x为5-30的整数，其结构式为：

本发明所提供的N-[芳基十八烷基聚氧乙烯醚(x)-2-羟丙基]-N,N-二甲基羧基甜菜碱两性表面活性剂的水溶液具有较高的粘度，既可以提高波及体积，又能够降低界面张力，同时具有良好的乳化性能，能够使高粘原油降粘，从而提高采收率，因此在三次采油中具有良好的应用前景。

本发明还提供了上述芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)付氏烷基化反应：

(2)加氢还原反应：

(3)乙氧基化反应：

(4)醚化反应：

(5)胺化反应：

(6)季胺化反应：

得到所述芳基烷基聚氧乙烯醚羧基甜菜碱表面活性剂。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述方法可以包括以下具体步骤：

(1)付氏烷基化反应：

以甲磺酸为催化剂，加入3.4-3.6mol苯或甲苯或二甲苯或乙苯，升温至100-120℃，开始滴加1-1.1mol油酸甲酯，滴加时间控制在6-7h，滴加完毕后，继续反应3-4h，冷却至室温，静置分层，用冰水冲洗三次，分出下层催化剂的水溶液，上层液体继续用冰水洗三次，依次干燥，在20-30Pa、220-230℃下，分子蒸馏得到芳基十八酸甲酯；

(2)加氢还原反应：

在200-350℃、25-30MPa的条件下，使芳基十八酸甲酯在加氢催化剂CuO-ZnO-Cr₂O₃作用下加氢还原得到芳基十八醇；

(3)乙氧基化反应：