[发明专利]具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于高效表面活性剂领域，特别涉及应用于三次采油技术中的具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂及其制备方法和用途，该具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚类表面活性剂包括烷基聚氧乙烯醚羟丙基的季铵盐阳离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚羟丙基的羧酸甜菜碱类两性离子表面活性剂。 

背景技术

在三次采油技术中，无论是使用表面活性剂驱油(胶束、微乳液或泡沫)，还是使用三元复合驱油(碱/表面活性剂/聚合物的复合)，都离不开选择一种合适的表面活性剂来降低油水界面张力，使油水界面张力达到超低(10^-3-10^-4mN/m)，从而大幅度提高原油的采收率，但是从国内外研究表明，在三次采油中，除了表面活性剂能使原油油水界面张力达到超低可以提高原油采收率外，通过改变油藏岩石的润湿性同样能够很好的提高原油的采收率。因此对于既具有良好的表面活性能使油水界面张力达到超低，同时又具有良好的润湿性能的表面活性剂的设计、研究和制备，对三次采油技术大幅度的提高原油采收率尤为重要。 

对三次采油中使用表面活性剂的要求主要有三个方面：1与原油形成超低界面张力，2对油藏岩心有良好的润湿性，3在油藏岩心上有低的吸附量。目前，在三次采油中，常用的表面活性剂有石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐和其它一些含有苯环的表面活性剂，它们具有来源广泛的优势，但是它们的性能还都不是很理想。因此，对于研究人员来说，必须设计、研究和制备出适用于三次采油，性能优异的新的表面活性剂。靳志强等在CN1470317中发明了一种居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐的表面活性剂，由于其独特的支链结构，使其具有优异的界/表面性质；但是，由于居  贝特醇原料必须通过短链醇经催化制备，而其中所用的钯/碳催化剂价格昂贵，不利于规模化生产，同时我们发现居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐表面活性剂的润湿性远不如常用的季铵盐类(CTAB)阳离子表面活性剂。而十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)润湿剂的不足之处在于其临界胶束浓度(CMC)(1x10^-3mol/L)相对太高，在油藏岩石上的吸附量太大，导致使用成本太高。为了克服上述缺点和不足，本发明选用短碳链α-烯烃作为起始原料，在相对廉价的三乙基铝催化剂的催化作用下，通过短碳链α-烯烃二聚获得具有居贝特结构的双烷基不对称α-烯烃(根据专利US4973788)，然后通过与溴化氢反马式加成获得具有居贝特结构的末端溴代烷烃，用其作为制备各种表面活性剂的中间体。为了获得具有更加优异的表面性能和润湿性能的表面活性剂，本发明在居贝特醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐表面活性剂的基础上通过改变亲水基团的结构，设计和制备了具有聚氧乙烯醚羟丙基的季铵盐阳离子、羧酸甜菜碱类两性离子和聚氧乙烯醚硫酸酯盐的表面活性剂，迄今，具有这种结构的阳离子和两性离子表面活性剂尚未见报道。 

发明内容

本发明的目的之一在于提供表面性能优异的具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂，该烷基聚氧乙烯醚类表面活性剂包括烷基聚氧乙烯醚羟丙基的季铵盐阳离子表面活性剂和烷基聚氧乙烯醚羟丙基的羧酸甜菜碱类两性离子表面活性剂；亲油端具有居贝特结构，在亲油基和亲水基间插入聚氧乙烯基(EO)和羟丙基的官能团。 

本发明的目的之二在于提供具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂的制备方法。 

本发明的目的之三在于提供表面性能优异的具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂体系的用途，使之单独或在与助剂作用下，可与模拟油烷烃或原油形成低或超低界面张力，且其溶液具有优异的发泡性及泡沫稳定性，耐温耐盐性能优异，并且具有良好的润湿性，在三次采油中通过降低油水界面张力和改变油藏岩石的润湿性从而提高原油的采收率，能够在三次采油技术中得到广泛应用。 

本发明还提供了具有居贝特结构的烷基聚氧乙烯醚硫酸酯盐阴离子表 面活性剂的制备方法。