含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿及其制備方法。主要解決現有技術中含表面活性劑的驅油劑在高溫、高礦化度油藏條件下驅油效果差，以及堿對地層和油井造成污染傷害、并嚴重腐蝕設備和輸送管道的問題。本發明通過采用含有分子通式為（Ⅰ）的一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿及其制備方法，其中R1為C10~C30的烷基、烯基中的任意一種，R2和R3為C1~C4的烷基中的任意一種，R4為C1~C6的亞烷基、羥基取代亞烷基中的任意一種，n為1~20的技術方案，較好地解決了該問題，可用于油田的三次采油生產中。（Ⅰ）
【專利說明】含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 表面活性劑在三次采油中占有非常重要的地位。目前國內外三次采油用到的表面 活性劑主要是以鈉鹽為主的陰離子型表面活性劑，此類表面活性劑對具有高溫、高鹽等較 為苛刻地質特征的油藏的適應性較差，更重要的是含有此類表面活性劑的復合驅油體系對 堿的依賴性較高，大多數與堿復配后界面張力才能達到超低。三元復合驅由于堿的加入給 礦場帶來技術和經濟的雙重難題，堿不僅會傷害地層和腐蝕設備，并且給油田采出液的破 乳帶來困難。因此，研究具有在弱堿或無堿條件下形成超低界面張力且具有良好的耐溫和 抗鹽的表面活性劑成為解決目前化學復合驅所面臨問題的較為行之有效的途徑。
[0003] 甜菜堿作為一種兩性表面活性劑，具有兩性表面活性劑所共有的結構特征，即在 同一分子中既含有陰離子親水基又含有陽離子親水基。甜菜堿的特殊結構決定了其獨特的 性能，如具有較高的抗硬水能力，在較寬的PH范圍內具有良好的界面活性、在無堿和弱堿 的條件下能和原油形成超低界面張力，具有較好的耐溫抗鹽特別是抗鈣鎂離子的性能，并 且與其它類型的表面活性劑復配時具有明顯的增效作用等。雖然目前對于油田用甜菜堿型 表面活性劑的研究僅限于實驗室和礦場試驗階段，但國內的許多研究人員都對其大規模用 于三次采油寄予很高的期望。近年來國內外研究工作者對甜菜堿表面活性劑進行了大量的 研究開發，由起初的羧酸型慢慢研發出磺酸型、磷酸醋型等更多的品種的甜菜堿，同時對其 界面性能、配伍兼容性等也作出更深入的研究。尤其是磺酸型甜菜堿，不但有BS-12的全部 優點，還具有耐高濃度酸、堿、鹽等獨特優點，與陰離子、陽離子、非離子表面活性劑均有優 良的配伍性能，具有極佳的協同增效作用，且性質溫和具有良好的抗靜電性、殺菌性、防腐 性、易于生物降解等優良的性能，因此日益受到人們的重視，使得甜菜堿向磺基化發展成為 趨勢。基于磺酸型甜菜堿的上述特性，如果將其應用于油田，將會對高礦化度的油藏具有較 好的適應性，并且其界面張力對堿的依賴性會較小，此外甜菜堿具有優良的復配性能，使其 與其它類型表面活性劑復配后得到性能更加優良的驅油體系成為可能。
[0004] 文獻CN101955448A公開了一種含酰胺基團磺基甜菜堿及其制備和應用，在實施 例中給出的地層水礦化度為83694mg/L，沒有說明該磺基甜菜堿適應的礦化度范圍。因此， 針對更為苛刻的油藏環境，我們有必要進一步尋求一種在無堿、高溫、高鹽條件下結構穩 定、并能與原油形成1〇_ 3?10_4mN/m超低界面張力、有效提高驅油效率的表面活性劑驅替 劑。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中含表面活性劑的驅油劑在高溫高 鹽油藏條件下驅油效率差，同時堿對地層和油井帶來傷害、腐蝕設備和管道的問題，提供一 種新型的含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿表面活性劑。該表面活性劑在無堿、高溫高鹽油 藏條件下仍能與原油形成KT3?KT5毫牛/米超低界面張力，可獲得較好的驅油效果。
[0006] 本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的含聚 氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿的制備方法。
[0007] 本發明所要解決的技術問題之三是提供一種技術問題之一所述含聚氧乙烯醚嵌 段的磺基甜菜堿表面活性劑在高溫高鹽油藏強化采油中的應用。
[0008] 為解決上述技術問題之一，本發明采用的技術方案如下：含聚氧乙烯醚嵌段的磺 基甜菜堿，其分子通式為：
[0009]
【權利要求】
1. 一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿，其分子通式為：
其中札為c1(rc3Q的烷基、烯基中的任意一種，r2和r3為c^c4的烷基中的任意一種，r4 為C廣C6的亞烷基、羥基取代亞烷基中的任意一種，n為廣20。
2. 根據權利要求1所述的一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿，其特征在于所述的札 為C16?C28的烷基、烯基中的任意一種，n為2~10。
3. 根據權利要求1所述的一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿，其特征在于所述的札 的碳原子數與n的比值為2~12。
4. 根據權利要求1所述的一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿，其特征在于所述的札 的碳原子數與n的比值為8。
5. 根據權利要求1所述的一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿，其特征在于所述的札 的碳原子數為24、n為3。
6. 根據權利要求1所述的一種含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿的制備方法，包括以下 步驟： (a) 按所需配比的RPH、二氯亞砜和吡啶在6(T90°C反應2~15小時，得到Rfl，其中 &0H、二氯亞砜和吡啶摩爾比為1: (1?4) : (1?4); (b) 將步驟（a)所合成的&C1與N，N-二烷基乙醇胺在6(Tl00°C下反應2?12小時， 控制反應體系pH=8?9,得烷基羥乙基季銨鹽，其中，N，N-二烷基乙醇胺與&C1的摩爾比 為（廣3) :1 ;所述的N，N-二烷基乙醇胺為N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺中任意一 種； (c) 將步驟（b)得到的烷基羥乙基季銨鹽和環氧乙烷在反應溫度為85~160°C，壓力為 (TO. 80MPa表壓下，在催化劑作用下反應得烷基聚氧乙烯醚季銨鹽；其中所述的環氧乙烷 與烷基羥乙基季銨鹽的摩爾比為;所述的催化劑為氫氧化鉀，用量為烷基羥乙基 季銨鹽重量的0. 39T3. 0% ; (d) 用步驟（c)制得的烷基聚氧乙烯醚季銨鹽與氫氧化鈉在45~75°C堿化反應廣8小 時后，再與磺化試劑X-R4S03M在6(T90°C的溫度下反應2?15小時得到含聚氧乙烯醚嵌段 的磺基甜菜堿，其中烷基聚氧乙烯醚季銨鹽：氫氧化鈉：磺化試劑X-R4S03M的摩爾比為 1: (1?4) : (1?4)，X為C1 或者Br，M選自H、K或Na。
7. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于（a)步驟中的反應溫度為65~85°C，反 應時間為6~10小時。
8. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于（b)步驟中的反應溫度為65~90°C，反 應時間為5~9小時。
9. 權利要求1至5中任一項所述含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿在高溫高鹽油藏強化 采油中的應用。
10. 根據權利要求9所述含聚氧乙烯醚嵌段的磺基甜菜堿在高溫高鹽油藏強化采油中 的應用，其特征在于所適用的油藏溫度為5(Tl00°C、礦化度為(Tl50000mg/L、鈣鎂離子濃 度為(T8000mg/L。
【文檔編號】C09K8/584GK104276984SQ201310286212
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】唐恒志, 李應成, 沙鷗 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院