[发明专利]驱油用十六烷基甲苯磺酸盐及其制备方法、表面活性剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及油田驱油用重烷基苯磺酸盐类表面活性剂，特别是涉及一种组成单一、结构已知、性能优良、稳定的适用于油田化学复合驱油的十六烷基甲苯磺酸盐、表面活性剂及其制备方法。

背景技术

石油是一种不可再生的资源，随着我国经济的快速发展，石油的需求日益增加。石油的开采关系到国民经济的全局，对我国经济的可持续发展和能源安全起着至关重要的作用。

石油的开采分为三个阶段：最初是依靠地层的天然能量进行开采，称为一次采油，一般采收率为5％-10％；在天然能量枯竭后，可以通过人工注水或注气来继续开采，称为二次采油，采收率可以提高到30％-40％；二次采油后，仍有60％-70％的剩余油残留在地下，只能依靠物理和化学的方法进行开采，称为三次采油。

目前，我国东部地区的主要油田（大庆、胜利等）已进入了二次采油的后期阶段，主要特点是高含水和特高含水，原油产量递减，经济效益下降。为了提高现有油田的采收率，最大限度地开发剩余储量，三次采油技术的开发研究已势在必行。目前普遍认为，采用化学复合驱进行三次采油是较有效的方法，一般能使原油采收率提高15％以上。三元复合驱是指碱与表面活性剂及高分子聚合物(ASP体系)有机地复合后进行驱油。它一方面是通过高分子聚合物来增加水溶液的粘度，提高水驱波及效率，另一方面是通过碱和表面活性剂来降低油水的界面张力，克服毛细管力对残余油的束缚，从而能大幅度提高原油采收率。碱与表面活性剂(AS体系)驱主要是通过降低油水的界面张力，提高洗油效率。

三元复合驱中最关键的化学剂是表面活性剂，适合作三元复合驱的表面活性剂的基本要求是：能使油水界面张力达到超低（10^-3mN/m数量级）；表面活性剂的使用浓度<0.6％(wt)，且在较宽的活性剂浓度范围内均能形成超低界面张力，表面活性剂的组成要相对单一，保证在驱替过程中不发生严重的色谱分离；能与碱及聚合物有良好的配伍性；三元复合驱在岩心上的驱油效率比水驱提高20％以上；同时要求表面活性剂的生产工艺简单可靠，产品质量稳定，价格合理。

三次采油中使用的表面活性剂主要有石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐和石油羧酸盐。目前，大庆油田采用重烷基苯磺酸盐表面活性剂，烷基碳数为12-24，在有效渗透率100μm^-2、有效厚度5m以上的油层开展三元复合驱技术应用研究，取得了较好的驱油效果（提高采收率可达20％以上）和经济效益，但是由于重烷基苯磺酸盐原料组分分布较宽，组成复杂，组分比例控制难度大，组成的改变会导致表面活性剂界面张力范围变窄，碱跨度由0.6wt％降为0.4wt％，表面活性剂的界面活性变差，而且复合体系稳定性变差(界面张力稳定时间由90天降为60天)，严重影响了三元复合驱的驱油效果。已有的其它烷基苯磺酸盐表面活性剂，虽然具有良好的降低界面张力的性能和较高的驱油效率，但存在组分多、生产工艺复杂的缺点，因此有必要寻求性能更优、组分单一、生产工艺简单的驱油用表面活性剂。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种组成单一、结构明确、适用于制备油田化学复合驱油用表面活性剂的十六烷基甲苯磺酸盐。

本发明所提供的十六烷基甲苯磺酸盐，分子量为418，为结构式如式Ⅰ所示的化合物，式Ⅰ为：

本发明另一目的是提供一种可直接用于驱油体系中的十六烷基甲苯磺酸盐工业产品。

该十六烷基甲苯磺酸盐工业产品，由十六烷基甲苯经连续磺化、水解和中和得到，其中含所述十六烷基甲苯磺酸盐70wt%，余量为反应中生成的无机盐、未反应的原料和水。

本发明另一目的在于提供一种工艺简单、实用、成本低、连续生产所述十六烷基甲苯磺酸盐工业产品的方法。包括：在膜式磺化反应器中将十六烷基甲苯连续磺化为十六烷基甲苯磺酸初产品，十六烷基甲苯磺酸初产品水解为稳定的十六烷基甲苯磺酸中间产物，十六烷基甲苯磺酸用氢氧化钠中和得到十六烷基甲苯磺酸盐工业产品；

本发明进一步提供将十六烷基甲苯磺酸盐工业产品纯化制备十六烷基甲苯磺酸盐的方法。包括，将十六烷基甲苯磺酸盐工业产品烘干除去水分，然后用石油醚和乙醇交替清洗产品过滤除去无机盐，烘干后再加入异丙醇萃取出未磺化油（未反应的原料），对产品再次烘干后即可得到较纯的十六烷基甲苯磺酸盐。

所述方法中，十六烷基甲苯由碳数为C₁₆的直链烯烃和甲苯为原料制备得到，十六烷基甲苯主链为C₁₆的直链烷基、苯环为甲苯，结构如式Ⅱ所示：

所述生产或制备方法具体包括以下步骤：