甜菜碱表面活性剂的合成及在三次采油中的应用

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甜菜碱型两性表面活性剂,具有阳离子和阴离子亲水基部分,显示阳离子和阴离子这两种性质又具有阳离子、阴离子和非离子表面活性别所没有的许多优异性能:良好的界面活性、低毒性和低刺激性、有效的杀菌性以及优异的配伍性等。

在化妆品和盥洗制品中特别是在香波制品中的用量一直稳步上升[1]。

驱油用表面活性剂的作用是降低油水界面张力,启动岩石孔隙中的残余油,同时由于表面活性剂的使用,环境是在油藏中,因此温度、矿化度、二价离子、复杂的原油性质及长时期的作用,对表面活性剂提出了更高的要求。

因此,对低渗透油藏,油水界面张力尽可能达到10-4
mN/m数量级;对
高矿化度的油藏,表面活性剂应具有足够的抗盐性和抗二价Ca 2+、Mg 2+离子的能力;对高温地层的油藏,表面活性剂要具有很
好的耐温性能。

本文研制的羟磺基甜菜碱表面活性剂
通过改变亲油基结构达到在无碱条件下形成超低界面张力。

单独使用和与聚合物形成的二元复合驱油体系在室内已取得了较好的效果。

同时克服了三元体系在应用中污染地层、油水分离难及结垢严重等的缺点。

1 甜菜碱表面活性剂的合成
1.1合成原料
十二烷基苯,分析纯;1,4-二氯丁烷,分析纯;二甲胺,分析纯;离子液体催化剂,自制;2—羟基—3—氯丙基磺酸钠,自制。

1.2合成方法
将1,4-二氯丁烷、离子液体催化剂、十二烷基苯加入反应瓶中反应制备对十二烷基苯基丁基氯;所得中间体加入二甲胺及氢氧化钠得到叔胺;向其中加入2—羟基—3—氯丙基磺酸钠得到产品——烷基苯烷基羟磺基甜菜碱[2]
2 三次采油应用实验研究
研究条件:大庆采油四厂井口脱水原油、大庆采油四厂注入污水、NaCl(分析纯)、CaCl 2(分析纯)、Na 2CO 3(分析纯)、聚丙烯酰胺(分子量1600万)、烷基苯烷基羟磺基甜菜碱、实验温度:45℃。

2.1界面张力
考察制得的烷基苯烷基羟磺基甜菜碱在不同浓度(质量分数,下同)下对大庆四厂原油/水界面张力的影响, Texas-500型旋转液滴界面张力仪测定与大庆四厂原油/水的界面张力,如表1,2,3所示。

烷基苯烷基羟磺基甜菜碱与重烷基苯磺酸盐质量比为1∶3。

2.2矿化度及二价离子的影响研究
如表4,5所示。

2.3二元体系界面张力稳定性研究
如图1所示。

3 二元复合驱油体系界面张力与驱油效
果
如表6所示。

4 结果与讨论
4.1烷基苯烷基羟磺基甜菜碱表面活性剂
表面活性甜菜碱的合成通常分二步进行,即长链烷基叔胺的合成和甜菜碱的合成。

长链烷基叔胺的合成是一个重要的环节,它的质量在很大程度上影响着表面活性甜菜碱的质量。

反应时预先加入少量的甜菜碱可提高产率。

加入碳酸氢钠、氢氧化
甜菜碱表面活性剂的合成及在三次采油中的应用
白术波 王彦伟
(大庆职业学院化学工程系 黑龙江大庆 163254)
摘 要:本文以十二烷基苯、1,4-二氯丁烷、2—羟基—3—氯丙基磺酸钠为原料经两步反应合成了一种烷基苯烷基羟磺基甜菜碱。

考察了它在三次采油中的使用性能,表明其是一种具有优良性能的驱油剂,可以有效提高采收率达到25%以上。

关键词:甜菜碱 采收率 界面张力中图分类号:TQ 42文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0049-02
表1 水溶液与原油动态界面张力测定结果(m N /m )
表2 不同弱碱浓度下与聚合物及表
活剂
形
成的驱油体系界面张力
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钠或碳酸钠等碱性助剂,可达到抑制副反应,提高主反应速率的目的。

4.2讨论
烷基苯烷基羟磺基甜菜碱表面活性剂可以很好的应用到三次采油中。

由表1、2可见,在10ppm活性物浓度条
表3
与重
烷基苯磺酸盐三元
体系复配后界面张力
表4 矿化度对界面张力的影响
表5 二价离子对界面张力的影响
图1 烷基苯烷基羟磺基甜菜碱浓度0.1%,90天体系稳定性
表6 二元/三元体系(10-3m N /m )驱油物理模拟实验结果
件下油水界面张力可以达到超低,在弱碱条件下50ppm活性物浓度油水界面张力可以达到超低。

此型表活剂与聚合物、强碱形成的三元体系界面活性可以达到10-3
mN/m。

表3表明,烷基苯烷基羟磺基甜菜碱表面活性剂具有很好的复配增效性能,最佳
配比为1∶3。

从表4、5可以看出,当矿化度达到150000mg/L时,二价离子浓度达到1500mg/L时界面张力均为超低,说明矿化度、二价离子对界面张力影响不大。

可见,此类表面活性剂可以在更广泛的油田中应用。

由图1说明,所研制的表面活性剂水溶液体系在90天的测试中界面活性稳定。

表6列出的是在人造均质岩心上得到的二元及三元驱油物理模拟实验结果。

活性剂浓度只有0.1%的聚合物/表面活性剂二元复合驱采收率及总采收率的平均值分别为25.6%和71.1%。

而活性剂浓度为0.3%的碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱采收率
及总采收率的平均值分别为19.3%和63.5%。

可以看出,在活性剂浓度只有0.1%、不增加聚合物用量并且不加碱的情况下,二元复合驱采收率及总采收率均高于三元复合驱。

5 结论
(1)合成了一种新型的甜菜碱型表面活性剂——烷基苯烷基羟磺基甜菜碱,在有效浓度为0.3%～0.001%的无碱条件下与大庆原油的界面张力达到10-4m N /m 的超低值;
(2)所合成的表面活性剂在三次采油条件下具有优良的抗盐及二价离子功能,稳定性好;
(3)岩心实验二元复合驱提高采收率的幅度高于三元复合驱,且对于该种活性剂的使用浓度可低于0.3%。

参考文献
[1]羟磺甜菜碱的研制.上海化工,2000年.[2]李希友.新型甜菜藏两住表面活性刑的
合成.表面活性刑工业,1995(3).42～44.
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