含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂及其制备方法和应用，属于油田采油技术领域。本发明专利技术提供的含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂具有以下式(1)结构式：其中，m为2

【技术实现步骤摘要】
含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油田采油
，涉及一种含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前在油田三次采油领域，表面活性剂驱油技术已经得到广泛的应用。驱油用表面活性剂通过降低油水界面张力、提高洗油效率、乳化携油等作用达到提高采收率的效果。但对于低渗透油藏和油润性油藏，单靠降低油水界面张力不能达到最好的采油效果，还需要降低表面张力，降低毛细管阻力，解除低渗透油藏的水锁效应，降低注水压力、增强注入能力，将油藏油润性向水润性转化，进一步提高原油采收率。
[0003]目前三采使用的降压增注用表面活性剂一般都是碳氢类表面活性剂，这类表面活性剂以碳氢链作为疏水基，在降低油水界面张力上具有突出的表现，但由于碳氢链以亚甲基排列在界面上，表面张力最低能达到30mN/m左右。
[0004]有机硅类表面活性剂以硅氧烷链作为疏水基，硅氧烷链在界面上呈伞状排布，可迅速铺展在油水界面上，而且硅氧烷链具有柔顺性，在油水界面上的排列更紧密，因此有机硅表面活性剂具有超铺展性和超润湿性，可以降低表面张力低至20mN/m左右。有机硅表面活性剂在降低表面张力方面比碳氢类表面活性剂具有更大的优势。
[0005]目前，有机硅表面活性剂因其具有优异的表面铺展性，主要作为润湿性表面活性剂在农药、皮革、纺织、涂料、石油化工、日用化学品领域得到广泛的应用。但是由于价格昂贵，大多数种类含有Si
‑
O
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C键而易于水解，特别是因为有机硅疏水基仅在油水界面上铺展，不能进入原油内部，其在油水界面张力的表现不及碳氢类表面活性剂，因而在驱油领域一直没有得到广泛应用。
[0006]专利CN106398677A提供了一种驱油有机硅表面活性剂及其制备方法，将烯丙基的聚醚连接四甲基环四硅氧烷和七甲基三硅氧烷，形成以聚甲基硅氧烷为疏水链、聚氧乙烯醚和聚氧丙烯醚为亲水基的非离子表面活性剂，这种有机硅表面活性剂虽可获得较低的表面张力，但界面张力不佳，难以达到较好的驱油效果，并且存在浊点，不能在较高的温度下使用。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂及其制备方法和应用，该表面活性剂同时具有降低表面张力和界面张力的性质，可避免有机硅表面活性剂易于水解的缺点，可有效适用于高温高盐低渗透油藏和油润性油藏，大幅度提高采油效果。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂，其特征在于，具有以下式(1)结构式：
[0009][0010]其中，m为2
‑
11的整数，n为0
‑
9的整数，且m+n为2
‑
11的整数；R1代表C8
‑
C20碳链长度的饱和或不饱和碳氢链；R2代表烷基羧酸或磺酸盐基团。可以理解的是，上述方案中，m具体可以为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，n具体可以为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，m+n具体可以为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。
[0011]作为优选，R1选自C8
‑
C20碳链长度的直链烷基、椰油基、牛脂基、松香基中的至少一种；R2选自乙酸钠、乙基磺酸钠、羟基丙磺酸钠基团中的至少一种。
[0012]本专利技术还提供了一种根据上述任一技术方案所述的含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂的制备方法，采用有机伯胺和单端环氧聚硅氧烷开环反应，再与卤代烷基羧酸盐或卤代烷基磺酸盐反应制备得到。
[0013]作为优选，包括以下两个步骤：
[0014]将1.0mol有机伯胺、一定量的有机溶剂加入到三口反应容器中，搅拌加热至50
‑
70℃，缓慢滴加1.0～1.1mol单端环氧聚硅氧烷，滴加2
‑
4h后，继续搅拌反应时间2
‑
4h，制得有机硅表面活性剂中间体产物；
[0015]向上述中间体产物中加入0.01mol相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵，加入1.2
‑
1.5mol卤代烷基羧酸或磺酸盐，于60
‑
80℃下搅拌3
‑
5h，反应过程中滴加碱溶液调整pH至8
‑
10之间，滴加完成后继续反应2
‑
4h，降温至常温，用盐酸调整pH至中性，静置分层，去除底部盐和盐水，减压脱除部分有机溶剂，得到有机硅表面活性剂溶液。
[0016]作为优选，所述单端环氧聚硅氧烷选自聚合度为3
‑
12的单端型环氧硅油或端侧链环氧硅油的至少一种，具有以下式(2)结构式：
[0017][0018]其中，m为2
‑
11的整数，n为0
‑
9的整数，且m+n为2
‑
11的整数。
[0019]可以理解的是，所采用的单端环氧聚硅氧烷来源于安徽艾约塔硅油有限公司市售产品环氧硅油105
‑
3、105
‑
4，其中105
‑
3为端侧链型，105
‑
4为单端型。单端环氧聚硅氧烷含
有环氧键，易于同伯胺反应引入聚硅氧烷基团，反应条件温和，原料易于购得，并可定制特定聚合度型号的产品。
[0020]作为优选，所加入的有机伯胺与单端环氧聚硅氧烷的摩尔比为1：(1.0
‑
1.1)，所加入的有机伯胺与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比为1：(1.2
‑
1.5)；
[0021]所加入的碱与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比为1:1，所加入的碱溶液与有机溶剂的体积比为1:3
‑
2:3。
[0022]可以理解的是，上述方案中限定了有机伯胺与单端环氧聚硅氧烷，是因为若加入量低于这个摩尔比，会导致单端环氧聚硅氧烷过量，产生叔胺中间体，最终形成季铵盐副产物，而高于这个摩尔比，会导致有机伯胺过量，最终形成不含聚硅氧烷基团的有机胺羧酸盐，目标产物含量降低，影响产品表面张力性能；同时，也限定了与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比，是因为若加入量低于这个摩尔比，会导致卤代烷基羧酸或磺酸盐过量，产生多亲水基的季铵盐，而高于这个摩尔比，会导致反应不完全，仲胺中间体过剩，亲水性降低，目标产物含量低，同时，该摩尔比也考虑到了卤代烷基羧酸或磺酸盐的水解损失情况；同理，限定了碱与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比，是因为若加入量低于这个摩尔比，会导致卤代烷基羧酸或磺酸盐反应不完全，而高于这个摩尔比，会导致pH过高，加剧卤代烷基羧酸或磺酸盐水解，且中和消耗更多的盐酸，产生过多的副产物；同时，限定了碱液与有机溶剂的体积比，是因为若加入量低于这个体积比，会导致有机溶剂过多，增加蒸馏浓缩等后续处理的负担，而高于这个体积比，会导致体系含水过多，无机盐等杂质溶于其中，体系不分层，无沉淀，造成体系杂质含量高，产品性能降低，而进一步提纯的后续处理相当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂，其特征在于，具有以下式(1)结构式：其中，m为2
‑
11的整数，n为0
‑
9的整数，且m+n为2
‑
11的整数；R1代表C8
‑
C20碳链长度的饱和或不饱和碳氢链；R2代表烷基羧酸或磺酸盐基团。2.根据权利要求1所述的含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂，其特征在于，R1选自C8
‑
C20碳链长度的直链烷基、椰油基、牛脂基、松香基中的至少一种；R2选自乙酸钠、乙基磺酸钠、羟基丙磺酸钠基团中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的含有有机硅基团的降压增注用表面活性剂的制备方法，其特征在于，采用有机伯胺和单端环氧聚硅氧烷开环反应，再与卤代烷基羧酸盐或卤代烷基磺酸盐反应制备得到。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下两个步骤：将1.0mol有机伯胺、一定量的有机溶剂加入到三口反应容器中，搅拌加热至50
‑
70℃，缓慢滴加1.0
‑
1.1mol单端环氧聚硅氧烷，滴加2
‑
4h后，继续搅拌反应时间2
‑
4h，制得有机硅表面活性剂中间体产物；向上述中间体产物中加入0.01mol相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵，加入1.2
‑
1.5mol卤代烷基羧酸或磺酸盐，于60
‑
80℃下搅拌3
‑
5h，反应过程中滴加碱溶液调整pH至8
‑
10之间，滴加完成后继续反应2
‑
4h，降温至常温，用盐酸调整pH至中性，静置分层，去除底部盐和盐水，减压脱除部分有机溶剂，得到有机硅表面活性剂溶液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述单端环氧聚硅氧烷选自聚合度为3
‑
12的线型环氧硅油或侧链...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁锡刚，杨姗，常夕春，吴庆凯，胡朋朋，李金平，姜力华，祝东明，秦玉斌，姚勇，李慎伟，齐书磊，齐高政，
申请(专利权)人：山东新港化工有限公司，
类型：发明
国别省市：