[发明专利]脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱及无碱复合驱油用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱及其在三次采油中的应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

三元复合驱油是二十世纪八十年代发展起来的一种提高采收率技术，由碱、表面活性剂和聚合物组成的三元体系，聚合物起到控制流度、改善流度比提高波及体积的作用，表面活性剂与碱的复配可大幅度降低油水界面张力，提高驱油效率。室内研究和现场应用结果表明，三元复合驱油技术可以大幅提高高含水油田的采收率，实现原油的稳产。

随着石油开采不断进行，对于已进入水驱中后期的油田，剩余的原油以不连续的油滴的形式被圈闭在油藏岩石孔隙中，使用适当的表面活性剂体系降低油水界面张力，可减少油滴变形的阻力，使油珠在通常的注水压差下被驱替出，即所谓的超低界面张力驱油机理。

目前，三元复合驱用表面活性剂主要包括重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐和石油羧酸盐等。这些表面活性剂与碱复合应用于三元体系能将油水界面张力降至10^-3mN/m的超低界面张力范围。然而，在三元复合驱的应用中也发现了碱带来的一些副作用，如地层伤害和结垢、举升困难、破乳等问题已引起了人们的关注。无碱二元驱技术成为近年来三次采油工作者研究的热点。

甜菜碱型表面活性剂最早由Kruger从甜菜中分离出来，后来由于其优异的表界面性能，逐渐被应用于三次采油领域。美国专利4,166,038报道了使用甜菜碱型表活剂改善注入水流动性，可有效降低油水界面张力。JP60001158A公开的技术方案以8-24C的烷基或烯基醇为原料合成烷基聚氧化烯醚或烯基聚氧化烯醚，然后与环氧卤丙烷反应生成烷基聚氧化烯基-2-羟基-1-卤丙烷，之后在碱性条件与不大于5C的二烷基胺反应得到叔胺，最后与羧酸盐反应得到具有聚氧乙烯或聚氧丙烯链的甜菜碱两性表面活性剂，可以作为洗涤剂、渗透剂、发泡剂和润湿剂等使用，但该发明未提到醇醚磺基甜菜碱及其在三次采油中的应用。方云等(两性表面活性剂羟基磺基甜菜碱的合成，《无锡轻工大学学报：食品与生物技术》，1996年15卷4期，P326-331)合成了长链烷基、酰胺基-和乙氧基取代酰基羟基磺基甜菜碱；吴文祥等(磺基甜菜碱BS11的界面特性研究，《油田化学》，2007年24卷1期，P57-59)研究了磺基甜菜碱BS11污水溶液与大庆五厂原油间的界面张力，在0.05％-0.30％范围可达到超低界面张力。

然而，在无碱二元驱用磺基甜菜碱表面活性剂的研究与应用中发现：长链磺基甜菜碱所用长链叔胺价格较高，使得产物甜菜碱生产成本较高，且长链磺基甜菜碱由于疏水基碳数较大而Krafft点太高、溶解性差，影响在中低温油藏中的正常使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无碱二元驱用的脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱，采用该甜菜碱可以实现无碱超低，克服现有表面活性剂的缺点和不足。

本发明的目的还在于提供上述的脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱制备方法。

本发明的目的还在于提供一种含有上述脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱的无碱复合驱油用组合物。

为达到上述目的，本发明提供了一种脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱，其为如式I所示的化合物中的一种或几种的组合：

其中，R为直链烷基、支链烷基、居贝特结构烷基、芳基烷基中的任意一种；所述直链烷基为C4-C24的烷基，所述支链烷基为C6-C30的烷基，所述居贝特结构烷基为C6-C30的居贝特结构烷基，所述芳基烷基为9-甲苯基-十八烷基、9-二甲苯基-十八烷基；R`为下列结构中的任意一种：

其中，n为0-20中的任一整数。

根据本发明的具体实施方案，优选地，该脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱为N-[十六烷基聚氧丙烯醚(3)-2-羟丙基]-N,N-二甲基羟丙磺基甜菜碱或N-[十八烷基聚氧丙烯醚(2)-2-羟丙基]-N,N-二甲基羟丙磺基甜菜碱。

本发明还提供了上述脂肪醇聚氧丙烯醚磺基甜菜碱的制备方法，其包括以下步骤：

甘油醚化反应：在氢氧化钠和相转移催化剂四丁基溴化铵作用下，使脂肪醇聚氧丙烯醚与环氧氯丙烷进行反应制得缩水甘油醚；其中，优选地，相转移催化剂的用量为反应物脂肪醇聚氧丙烯醚与环氧氯丙烷总质量的2％-5％；

胺化反应：使所述缩水甘油醚与浓度为20-60wt％的二甲胺水溶液反应生成N-[烷基聚氧丙烯醚(n)-2-羟丙基]叔胺；