[发明专利]一种驱油用双子表面活性剂、二元复合体系及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种驱油用双子表面活性剂及其制备方法与应用，为1，3‑二烷基‑1，3‑二聚氧乙烯醚基脲或1，3‑二烷基‑1，3‑二聚氧丙烯醚基脲。本发明的驱油用双子表面活性剂在较广的pH范围内具有良好的化学稳定性和优良的耐盐性，具有优良的降低界面张力的效能，能与石油磺酸盐表面活性剂复配，在无碱条件下使原油/地层水界面张力降至超低，应用于无碱二元(表面活性剂+聚合物)复合驱，提高采收率。

技术领域

本发明涉及驱油用表面活性剂，特别是涉及一种驱油用双子表面活性剂及其制备方法与应用。

背景技术

大多数油藏在发现以后，均可以利用油藏本身的天然能量采出一部分，这一阶段称之为一次采油。为了延缓或防止油藏压力下降，在一次采油后一定时间内会向油藏内注入水等流体，利用流体“保压”再采出一部分，这种采油方法通常称之为二次采油。在二次采油达到经济极限时，会向地层中注入能引起物理和/或化学变化或能量变化的流体进一步采油，这种采油方法通常被称为三次采油。化学驱是三次采油过程中常用的技术，包括碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱和复合驱。各种化学驱技术都具有显著的特点和优势，但是也都存在一些局限性。

复合驱技术是上世纪80年代发展起来的三次采油新技术，其特点是采用碱、表面活性剂和高分子，将其有机复合，发挥各化学剂之间的协同作用，大幅度提高驱油效率。它是一种基于碱驱、聚合物驱和表面活性剂驱等技术但又有所革新的技术，发挥了这三种驱油技术的优势，在提高原油采收率的同时大幅度降低成本。因此，复合驱被认为是继聚合物驱之后的又一种更有潜力的三次采油新方法。

在过去的二、三十年中，国内外广泛开展了碱-表面活性剂-聚合物三元复合驱技术的研究。结果表明，三元复合驱能将原油和地层水的界面张力降至超低，达到10^-3mN/m数量级，在水驱基础上可再提高15％-20％的采收率，是一种有效的三次采油方法。2001年大庆油田自行研制了具有独立知识产权的表面活性剂，并实现国产化和工业化生产，截至2010年底各试验区累计注入表面活性剂10万吨，已完成杏二中、北三西、三厂小井距、北一区断东和南五等五个试验区，均取得了良好的增油降水效果。然而矿场试验逐渐暴露出三元复合驱的缺陷，即碱会降低聚合物的增稠效果，腐蚀设备，并与岩石或地层水中矿物质反应，生成不溶性物质，导致注入设备和油井结垢，毛细通道堵塞，即破坏油藏的多孔性毛细结构，严重时可能导致油井报废。鉴于这些副作用尤其是对地层结构造成的不可逆破坏，三元复合驱被取代是技术发展的必然趋势。

然而三元复合驱中常用的廉价表面活性剂，如石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、天然羧酸盐、石油羧酸盐以及木质素磺酸盐等，在无碱条件下通常难以将原油和水的界面张力降至超低，为此需要开发一种新型的表面活性剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种在无碱条件下能将原油和水的界面张力降至超低的驱油用双子表面活性剂，为1，3-二烷基-1，3-二聚氧乙烯醚基脲(结构式为式1)或1，3-二烷基-1，3-二聚氧丙烯醚基脲(结构式为式2)，

结构式中，R＝C_qH_2q+1，q＝10-18(优选q＝12)，n＝1-20(优选5-15)。

本发明还有一目的在于提供上述驱油用双子表面活性剂的制备方法，所述驱油用双子表面活性剂为1，3-二烷基-1，3-二聚氧乙烯醚基脲或1，3-二烷基-1，3-二聚氧丙烯醚基脲，以尿素和环氧烷基(环氧乙烷或环氧丙烷)作原料，先反应得到N,N’-二(2-羟基乙基)-脲或N,N’-二(2-羟基丙基)-脲，再用溴代烷烃取代得到中间体，最后再与环氧乙烷加成得到。

所述驱油用双子表面活性剂为1，3-二烷基-1，3-二聚氧乙烯醚基脲，由尿素和环氧乙烷先反应得到N,N’-二(2-羟基乙基)-脲，再与1-溴代烷烃反应得到1，3-二烷基-1，3-二羟乙基脲中间体，最后再与环氧乙烷加成得到，合成反应方程式如式Ⅰ所示：