一种氧化胺表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氧化胺表面活性剂及其制备方法和应用，属于驱油剂领域。该氧化胺表面活性剂的化学结构式如下：

Amine oxide surfactant and preparation method and application thereof

The invention discloses an amine oxide surfactant and a preparation method and an application thereof, belonging to the field of oil displacement agents. The chemical structure of the amine oxide surfactant is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种氧化胺表面活性剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及驱油剂领域，特别涉及一种氧化胺表面活性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
石油开采过程一般分为三个阶段，即一次采油、二次采油和三次采油。其中，一次采油和二次采油分别通过地层原始能量及注水开发等物理方法进行采油，通常可以采出30-40％质量分数的原油。而三次采油指的是油藏经一次采油和二次采油后，采用化学助剂，尤其是驱油剂来对油藏中的剩余原油进行开采的过程，一般可采出60-70％质量分数的原油。驱油剂是用以提高原油采收率的一种助剂，通常包括表面活性剂、碱、聚合物等。其中，表面活性剂作为驱油剂的主剂，其能降低油水界面张力，对大幅度提高原油采收率效果十分明显。研究表明，当油水界面张力降低到10-3数量级时，即油水界面张力降至超低范围时，原油采收率可以大幅提高。所以，提供一种能有效降低油水界面张力的表面活性剂对于提高原油采收率具有重要的意义。现有技术提供了一种双长链烷基氧化胺表面活性剂，其化学结构式如下所示：n＝6，8，10，12，14，16。专利技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：现有技术提供的表面活性剂为直链型，其降低油水界面张力的能力有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供了一种能使油水界面张力降至超低范围，即界面张力小于0.01mN/m，且性能稳定的氧化胺表面活性剂及其制备方法和应用，具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种氧化胺表面活性剂，该氧化胺表面活性剂的化学结构式如下：其中，R为直链烷基，通式为CmH2m+1，m为8-30的整数，n＝2或3。第二方面，本专利技术实施例提供了上述氧化胺表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：步骤a、向第一反应容器中加入格尔伯特酸、碱性催化剂、N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，在150-250℃下搅拌反应5-25小时，搅拌速度为300-800rpm，反应压力为0.2-20MPa，反应完毕后，水洗得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。所述格尔伯特酸与所述N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺的比为1：1.1-1.5；所述碱性催化剂的用量为所述格尔伯特酸质量的0.5-1.5％。所述格尔伯特酸的结构如下：其中，R为烷基，通式为ChH2h+1，h为8-30的整数。步骤b、在第二反应容器中，将所述格尔伯特酰基二甲基叔胺溶于丙酮溶液中，然后边搅拌边向所述第二反应容器中滴加双氧水，随后加入络合催化剂，在70-90℃下反应4-6小时，加入亚硫酸钠除去过量的双氧水，蒸去丙酮，静置分层，分离出上层液体并洗涤，得到氧化胺表面活性剂，所述格尔伯特酰基二甲基叔胺与所述双氧水的摩尔比为1:1-1.5。具体地，作为优选，所述碱性催化剂选自碳酸钠、氢氧化钠、偏硼酸钠、氢氧化钾、三乙胺中的一种。具体地，作为优选，所述络合催化剂为柠檬酸钠溶液。具体地，作为优选，所述步骤b，采用甲苯进行所述洗涤。第三方面，本专利技术实施例提供了上述氧化胺表面活性剂在制备驱油剂中的应用。第四方面，本专利技术实施例提供了一种驱油剂，包括上述的氧化胺表面活性剂。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的氧化胺表面活性剂，其化学结构如上所示，其带有支链，使得该氧化胺表面活性剂能大幅度降低油水界面张力至0.01mN/m以下，且该氧化胺表面活性剂性能稳定，将其应用于石油开采过程中作为驱油剂使用，能够显著提高原油采收率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1提供的格尔伯特二十四酸氧化胺表面活性剂与华北油采油四厂原油间的界面张力关系示意图；图2是本专利技术实施例2提供的格尔伯特二十酸氧化胺表面活性剂与华北油采油四厂原油间的界面张力关系示意图；图3是本专利技术实施例3提供的格尔伯特二十八酸氧化胺表面活性剂与华北油采油三厂岔河集原油间的界面张力关系示意图；图4是本专利技术实施例4提供的格尔伯特三十二酸氧化胺表面活性剂与华北油二连蒙古林原油间的界面张力关系示意图；图5是本专利技术实施例5提供的包括实施例1的格尔伯特二十四酸氧化胺表面活性剂的二元驱油体系的驱油效果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。专利技术人研究发现，表面活性剂在油水界面上排列的越紧密，其界面效率越高，降低油水界面张力的能力越强。当表面活性剂中含有支链时，将使得表面活性剂分子以更直立的空间姿态排列在油水界面上。此时，在链长合适的条件下，使其达到亲水亲油平衡，此时表面活性剂的排列将非常紧密，进而能够显著降低油水界面张力。而且，当表面活性剂含有支链时，其更耐盐，更易溶解，从而使其性能更加稳定。基于此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种氧化胺表面活性剂，该氧化胺表面活性剂的化学结构式如下：其中，R为直链烷基，通式为CmH2m+1，m为8-30的整数(例如m可为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)，n＝2或3。本专利技术实施例提供的氧化胺表面活性剂，其化学结构如上所示，其带有支链，使得该氧化胺表面活性剂能大幅度降低油水界面张力至超低，即油水界面张力小于0.01mN/m，且该氧化胺表面活性剂性能稳定，将其应用于石油开采过程中作为驱油剂使用，能够显著提高原油采收率。第二方面，本专利技术实施例提供了具有上述结构的氧化胺表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：步骤101、向第一反应容器中加入格尔伯特酸、碱性催化剂、N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，在150-250℃下搅拌反应5-25小时，搅拌速度为300-800rpm，反应压力为0.2-20MPa，反应完毕后，水洗得到格尔伯特酰基二甲基叔胺。格尔伯特酸与N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液的比为1：1.1-1.5；碱性催化剂的用量为格尔伯特酸质量的0.5-1.5％。格尔伯特酸的结构如下：其中，R为烷基，通式为ChH2h+1，h为8-30的整数。步骤102、在第二反应容器中，将格尔伯特酰基二甲基叔胺溶于丙酮溶液中，然后边搅拌边向第二反应容器中滴加双氧水，随后加入络合催化剂，在70-90℃下反应4-6小时，加入亚硫酸钠除去过量的双氧水，蒸去丙酮，静置分层，分离出上层液体并洗涤，得到氧化胺表面活性剂。其中，格尔伯特酰基二甲基叔胺与双氧水的摩尔比为1:1-1.5。其中，双氧水的质量浓度为25-35％，优选30％。本专利技术实施例提供的方法，反应过程稳定且更易控制，利于得到高纯度、高收率且化学性质稳定的上述氧化胺表面活性剂。具体地，步骤101中，格尔伯特酸、碱性催化剂、N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺的反应可在高压反应釜中进行，反应温度为150℃-250℃，例如150℃、162℃、170℃、185℃、190℃、200℃、220℃、235℃、240℃、250℃，反应时间为5-25小时，例如5、8、10、15、20、25小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化胺表面活性剂，所述氧化胺表面活性剂的化学结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种氧化胺表面活性剂，所述氧化胺表面活性剂的化学结构式如下：其中，R为直链烷基，通式为CmH2m+1，m为8-30的整数，n＝2或3。2.权利要求1所述的氧化胺表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：步骤a、向第一反应容器中加入格尔伯特酸、碱性催化剂、N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，在150-250℃下搅拌反应5-25小时，搅拌速度为300-800rpm，反应压力为0.2-20MPa，反应完毕后，水洗得到格尔伯特酰基二甲基叔胺；所述格尔伯特酸与所述N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液的比为1：1.1-1.5；所述碱性催化剂的用量为所述格尔伯特酸质量的0.5-1.5％；所述格尔伯特酸的结构如下：其中，R为烷基，通式为ChH2h+1，h为8-30的整数；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：任红梅，时昌新，宋社民，刘玮，陈亚娟，唐先荣，祖莉华，柏洁，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11