[发明专利]基于脂肪胺甜菜型驱油剂合成与应用基础研究

说明书

本发明提供一种三次采油用高效驱油型表面活性剂——脂肪胺甜菜碱型驱油用表面活性剂合成新方法，脂肪胺(十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺)、丙烯酸、乙醇、乙酸乙酯等为原料，经过迈克尔加成反应生成系列脂肪胺甜菜碱型驱油用表面活性剂；用脂肪胺(十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺)、氯乙酸钠为原料，经过亲核取代反应生成系列脂肪胺甜菜碱型驱油用表面活性剂。其特征在于：此类三次采油用新型两性表面活性剂是由多个亲水基团和不同长链的亲油基团链接而成的。此类表面活性剂具有三个优点，一是合成步骤简单，原料价格便宜；二是反应产率较高，容易实现工业化；三是产品性能优越，适合三次采油用驱油剂。

技术领域

本发明涉及提高油藏原油采收率的化学驱油剂一新型两性表面活性剂的制备方法，具体是利用经典的化学反应将几种常见的化工原料合成脂肪胺甜菜碱型两性驱油用表面活性剂。

技术背景

石油，是埋藏在地底之下的“黑色金子”，它是国家经济发展和民生生存所不可缺少的战略级资源。但是，石油属于不可再生资源，近年来随着人类对石油的大肆开采，世界石油资源逐渐枯竭。三次采油成为世界上所有国家研究者所关心的一个话题，而三次采油中所用表面活性剂也逐渐走向成熟。驱油剂，就是指只使用小剂量就能大大提升石油采收率的助剂。

石油开采主要是利用物理、化学、生物等手段开采出蕴藏于地底下的石油，按照开采阶段来划分可分为一次采油、二次采油以及目前最为关注的三次采油。常规的一、二次采油(POR和SOR)的总采油率相对而言不是特别高，仅仅能达到20％～40％，最高也只能达到50％，还有50％～80％的原油未能采出。因而在能源问题日趋紧张的存在下，如何利用各种方法能够提高石油采油率已成为石油钻探领域的焦点，三次采油就能够提高原油的采收率。三次采油的方法很多，目前国内外三次采油驱油的方法主要分为四大类：①热力驱，包括蒸气驱和火烧油层等；②混相驱，包括CO₂混相、烃混相及其他惰性气体混相驱；③化学驱，包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱和注浓硫酸驱等；④微生物采油，包括生物聚合物、微生物表面活性驱。世界上三次采油技术发展最为快速的国家是美国，在石油采收方面主要使用CO₂驱，而我国由于缺乏足够的气源以及受我国油藏具体特征的限制，主要发展了化学驱和热力采油，而气驱和微生物驱则基本处于室内基础研究和试点阶段。表面活性剂作为石油开采中的驱油剂，使用表面活性剂水溶液可以显著降低油水之间的界面张力，提高洗油效率。一般认为，若要使原油采收率大大提高，则所必备的条件是：(1)原油与水之间的表面张力必须降低至，约0.01～0.001mN/m以下，具有适宜的溶解度、 pH值、浊点和相持性；(2)可降低岩层对原油的吸附作用；(3)在地底油层中其化学稳定性好，对电解质不易敏感；(4)能与大部分的储油层保持接触；(5)具有较高的经济效益，驱油效果不仅仅与表面活性剂特性相关，还与地底岩层基采油工艺相关。驱油用表面活性剂具有发泡作用，能够在加入时吸附在界面上，降低了油层之间的界面张力，将油层中黏附在岩石层中的原油通过起泡变为泡沫状，这样就能很好的采到地底深层中的原油了。

两性表面活性剂是指在分子中同时含有阴阳离子的一类特殊表面活性剂，相比于其他表面活性剂而言，两性表面活性剂具有更多优点和特性。作为驱油用表面活性剂，两性表面活性剂的研究起步较晚，但发展势头最为迅速，如今已经不下数百种两性表面活性剂。西方发达国家对两性表面活性剂的研究正在平稳发展，而我国则发展较为缓慢，对它的研究还不太深入，起但近年来已经在逐步上升。独特的结构赋予它特殊的特性，溶于水中时，它的亲水基带有两种相反的电荷，能够在不同介质下呈现出阴离子与阳离子表面活性剂的特性。两性表面活性剂与其他类型的表面活性剂相比，具有很多的优点。首先是两性表面活性剂对眼睛以及皮肤的刺激性小，不易对人产生大的伤害；其次，它对硬水的稳定性好，能耐酸耐碱及耐各种金属离子；能够与其他表面活性剂进行多元复配，起到协同作用；能够抗静电，柔软性能好；在较宽的一个pH范围内具有良好的表面活性；污染少，无毒性且生物降解性好，具有良好的环保效果。目前对两性表面活性剂的需求日益增加，使得其成为目前发展最为快速的一类表面活性剂，未来的发展潜力十分巨大，这促使全世界科学家开始投入大量精力研究两性表面活性剂的突破。