[发明专利]高界面效率表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高界面效率表面活性剂及其制备方法。 

背景技术

我国主要油田经过一次和二次开采后已经进入高含水期，如何提高原油采收率，最大限度地开发剩余储量，三次采油技术在保证油田稳产高产方面发挥了非常重要的作用。其中，表面活性剂驱被认为是可以较大幅度提高采收率、适用范围广、最具发展前景的一种化学剂。表面活性剂无论是作为主剂还是作为助剂驱油，对大幅度提高采收率均起到不可估量的作用。 

使用表面活性剂能提高原油采收率的主要机理是：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(10^-2～10^-3mN/m)，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。 

国内外三次采油用的表面活性剂工业化产品主要有两大类：一是石油磺酸盐为主的表面活性剂，二是烷基苯磺酸盐为主的表面活性剂。但是由于这两类的表面活性剂具有很低的界面效率，pC20只有2~3，通常情况下，0.3wt%的浓度才能将油水界面张力降至超低，使其在EOR应用中必须要高用量，而且磺酸盐类表面活性剂为阴离子型，它与二价阳离子(地层水中的Ca²⁺、Mg²⁺等)会发生沉淀，当Ca²⁺、Mg²⁺超过300μg/g时便失去驱油效果。 

另外，现有的三元复合驱油体系中，含有高浓度的碱，如氢氧化钠、碳酸钠等，如：文献CN1439689A中公开的一种碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系及应用。在使用过程中，碱不但对地层和油井等带来巨大的伤害，设备和管道腐蚀严重，在维修、维护上花费大量资金；而且由于碱会严重降低聚合物的粘度和粘弹性，为达到所需的粘度只得大大提高聚合物的使用浓度，使得采油综合成本提高。 

为此，国外在继续开发研究适合高矿化度、高Ca²⁺、Mg²⁺离子地层用的表面活性剂，包括多官能团的表面活性剂、双子表面活性剂以及牺牲剂的研究。近几年来，人们发现阴非表面活性具有很好的表、界面活性，可以在油水界面形成较低界面张力，如文献CN1296115A，CN101255127A，CN101108326A，CN101279935等。由于这些分子结构中将两种不同性质的非离子基团和阴离子基团设计在同一个表面活性剂分子中，使其兼具阴离子和非离子表面活性剂的优点，优势互补、性能优良，因此显示了良好的应用前景。 

然而，上述大部分的阴非表面活性剂结构中含有烷基酚基团，给环境带来的不友好性；另一方面，由于原油中包含有很多的芳香烃，根据相似相容原理在设计表面活性剂分子时希望引入芳香基团，所以我们设计出脂肪基聚氧乙烯醚苯磺酸盐表面活性剂，如文献CN102372658A。 

本发明的阴非表面活性剂在上述表面活性剂分子基础上做进一步改进，实施例结果显示，该类表面活性剂具有很高的界面效率，在无碱、地层条件下结构稳定，并且可以在更低的浓度下即可能与原油形成超低界面张力，可以有效提高原油采收率。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的驱油用表面活性剂界面效率低，使用浓度高，遇二价离子沉淀的问题，提供一种高界面效率的表面活性剂，该表面活性剂具有界面效率高，使用浓度低、耐二价离子的特点。 

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高界面效率表面活性剂的制备方法。 

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种高界面效率表面活性剂，其分子通式为： 

其中M为碱金属或铵基中的任意一种，R为C₈~C₄₀的烷基，m+n为1~40。

上述技术方案中，碱金属优选钠或钾。m+n优选3~40，更优选R为C₁₂~C₄₀的烷基，最优选R为C₁₈~C₄₀的烷基，m+n=10~40。 

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种高界面效率表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：