一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，以丙烯酰胺、親油性單體、烯丙醇聚氧烷基醚為共聚單體，通過自由基溶液共聚合制得非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A；以仲烷基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉作為陰離子表面活性劑，記為組分B，通過組分A與組分B復(fù)配制得非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系，此體系即為新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑。本發(fā)明具有單體種類選擇和組成范圍變化廣、制備過程簡單等特點，不僅具有低表面張力和超低油水界面張力，還對原油具有良好的乳化穩(wěn)定性，在實際工業(yè)中易于應(yīng)用和推廣。
【專利說明】一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田驅(qū)油用表面活性劑領(lǐng)域，特別涉及一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子表面活性劑分子依然具有表面活性劑的典型兩親性分子結(jié)構(gòu)特征，即分子主鏈上即帶有親水(極性)基團(tuán)又帶有疏水(非極性)基團(tuán)，使得高分子表面活性劑可以吸附于油/水之間的界面上，進(jìn)而改變油水兩相間的界面性質(zhì)。它兼有高分子的增粘性和低分子的表面活性，對水相與油相皆有親和力，在保護(hù)膠體、分散及絮凝作用等方面有其獨特的優(yōu)勢，是兩親性小分子無法相比和不可取代的。高分子表面活性劑可作膠凝劑、增稠劑、絮凝劑、分散劑、乳化劑、增溶 劑等應(yīng)用于洗滌劑、化妝品、乳液聚合、油田驅(qū)油等領(lǐng)域。而許多親水性高分子因其具有生物相容性和環(huán)境友好性而成為當(dāng)今最受重視的材料之一。
[0003]人們已經(jīng)合成開發(fā)的高分子表面活性劑主要包括結(jié)構(gòu)明確的接枝型和嵌段型聚合物表面活性劑，以及結(jié)構(gòu)不很明確的無規(guī)型高分子表面活性劑。雖然結(jié)構(gòu)明確的接枝型和嵌段型聚合物表面活性劑即易于研究又有著相當(dāng)好的應(yīng)用效果，但是，這些表面活性劑的合成制備條件幾乎都是極為苛刻的離子型聚合或開環(huán)聚合甚至兩者兼有，這表明它們的生產(chǎn)成本很高，進(jìn)而限制了它們在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用，因此，接枝型和嵌段型高分子表面活性劑一般僅有較大的理論價值，在實際生產(chǎn)中不具備高的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述制備條件苛刻，成本高，不宜推廣和應(yīng)用等問題，本發(fā)明目的是提供一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，該表面活性劑復(fù)合體系具有低表面張力和超低油水界面張力，可用于油田驅(qū)油劑以提高原油采收率。本發(fā)明方法具有單體種類選擇范圍廣、制備過程簡單、復(fù)配后體系穩(wěn)定等特點，有利于實際工業(yè)中的推廣和應(yīng)用。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(O非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑的合成:將丙烯酰胺、親油性單體、烯丙醇聚氧烷基醚、溶劑和油溶性引發(fā)劑按廣4:5-30:3-20 =30-300: 0. 的摩爾比依次加入安裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至60-90°C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)4-8 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為A組分；
(2)非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)配:將組分A與陰離子表面活性劑按廣2:1-20的質(zhì)量比加入到燒瓶中，在室溫下攪拌均勻，得到淡黃色產(chǎn)物為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系。
[0006]所述的親油性單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異辛酯中的一種或兩種任意比例的混合物。
[0007]所述的溶劑為丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺中的一種。
[0008]所述的油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰中的一種。
[0009]所述的陰離子表面活性劑為仲烷基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、石油磺酸鈉中的一種或兩種任意比例的混合物。
[0010]所述新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的表面張力<38mN/m，界面張力< 0.01 mN/m0
[0011]本發(fā)明采用自由基溶液共聚合法制備無規(guī)型非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，并通過與陰離子表面活性劑復(fù)配制得了非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系。在制備過程中，通過調(diào)節(jié)單體的種類、用量及配比；調(diào)節(jié)非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑與陰離子表面活性劑的配比，可制備具有不同表面活性的系列表面活性劑復(fù)合體系。
[0012]本發(fā)明所制備的表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑具有低表面張力和超低油水界面張力，可用于油田驅(qū)油劑以提高原油采收率。本發(fā)明具有單體種類選擇范圍廣、制備過程簡單、復(fù)配后體系穩(wěn)定等特點，有利于實際工業(yè)中的推廣和應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，所述實施例不作為本發(fā)明的限制。
[0014]本發(fā)明提供一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，包括如下步驟:` (O非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑的合成:將丙烯酰胺、親油性單體、烯丙醇
聚氧烷基醚、溶劑和油溶性引發(fā)劑按(1-4):(5-30):(3-20):(30-300):(0.04-1)的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至60-90°C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)4-8 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為A組分；
(2)非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)配:將組分A與陰離子表面活性劑按(1-2):(4-20)的質(zhì)量比加入到燒瓶中，在室溫下攪拌均勻，得到淡黃色產(chǎn)物為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系。
[0015]所述的親油性單體為苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸異辛酯中的一種或兩種任意比例的混合物。
[0016]所述的溶劑為丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺中的一種。
[0017]所述的油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰中的一種。
[0018]所述的陰離子表面活性劑仲烷基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、石油磺酸鈉中的一種或兩種任意比例的混合物。
[0019]所述新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的表面張力< 38mN/m，測試方法為配制濃度為0.15%驅(qū)油劑水溶液，采用瑞典百歐林Sigma 701型表面張力儀測試，測試溫度25°C ;低表面張力評價標(biāo)準(zhǔn)為表面張力< 38mN/m。
[0020]所述新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的界面張力< 0.01 mN/m，所述超低界面張力測試方法為配制濃度為0.3%驅(qū)油劑水溶液作為水相、航空煤油作為油相，采用美國科諾TX-500旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測試，測試旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，測試溫度25°C ;超低油水界面張力評價標(biāo)準(zhǔn)為界面張力<0.01 mN/m。
[0021]實施例1:
將丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、烯丙醇聚氧烷基醚、丙酮和偶氮二異丁腈按1:5:3:30:0.06的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至60 V,在氮氣保護(hù)下反應(yīng)8 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A與仲烷基磺酸鈉按1:4的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為35mN/m，油水界面張力為0.004 mN/m。
[0022]實施例2:
將丙烯酰胺、丙烯酸己酯、烯丙醇聚氧烷基醚、N，N-二甲基甲酰胺和偶氮二異庚腈按2:7:6:50:0.1的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至65 V,在氮氣保護(hù)下反應(yīng)7.5 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、仲烷基磺酸鈉和烷基二苯醚二磺酸鈉按1:4:1的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為32mN/m ;油水界面張力為
0.002 mN/m。
[0023]實施例3:
將丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、烯丙醇聚氧烷基醚、N-甲基吡咯烷酮和過氧化二苯甲酰按1:3:6:7:45:0.2的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至70 V,在氮氣保護(hù)下反應(yīng)7 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、石油磺酸鈉和仲烷基磺酸鈉按1:1:3的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為34mN/m，油水界面張力為
0.008mN/m。
[0024]實施例4:
將丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸己酯、烯丙醇聚氧烷基醚、N，N-二甲基甲酰胺和過氧化二苯甲酰按3:20:5:12:120:0.3的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至75 V,在氮氣保護(hù)下反應(yīng)6.5h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和仲烷基磺酸鈉按1:1:4的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為35mN/m,油水界面張力為0.006 mN/m。
[0025]實施例5:
將丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、烯丙醇聚氧烷基醚、丙酮和偶氮二異丁腈按1:7:8:12:200:0.4的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至80°C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)5 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、烷基二苯醚二磺酸鈉和仲烷基磺酸鈉按1:2:6的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為33mN/m，油水界面張力為
0.004 mN/m。
[0026]實施例6:
將丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、烯丙醇聚氧烷基醚、N-甲基吡咯烷酮和偶氮二異庚腈按3:6:14:15:110:0.6的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至85 V,在氮氣保護(hù)下反應(yīng)4.5 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、烷基二苯醚二磺酸鈉和仲烷基磺酸鈉按2:3:9的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為38mN/m，油水界面張力為0.01 mN/m。
[0027]實施例7:
將丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸己酯、烯丙醇聚氧烷基醚、丙酮和過氧化二苯甲酰按2:16:11:18:280:0.8的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至90 V,在氮氣保護(hù)下反應(yīng)4 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和仲烷基磺酸鈉按2:2:9的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為35mN/m，油水界面張力為0.009mN/m。
[0028]實施例8:
將丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸異辛酯、烯丙醇聚氧烷基醚、N-甲基吡咯烷酮和偶氮二異丁腈按4:16:14:20:130:1的摩爾比加`入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至80°C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)5.5 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和仲烷基磺酸鈉按1:3:6的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為37mN/m，油水界面張力為0.002mN/m。
[0029]實施例9:
將丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、烯丙醇聚氧烷基醚、丙酮和偶氮二異丁腈按4:10:20:20:300:1的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至85°C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)8h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和石油磺酸鈉按1:7:13的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為36mN/m，油水界面張力為 0.0016mN/m。
[0030]實施例10:
將丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙醇聚氧烷基醚、丙酮和偶氮二異丁腈按1:1:5:7:48:0.04的摩爾比加入裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至60 °C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)8 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為組分A ;將組分A與仲烷基磺酸鈉按1:7的質(zhì)量比復(fù)配即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑，所制得的表面活性劑復(fù)合體系的表面張力為35mN/m，油水界面張力為0.004 mN/m。
[0031]本發(fā)明采用自由基聚合制備無規(guī)型高分子表面活性劑，與陰離子表面活性劑復(fù)配制備非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系，復(fù)配體系穩(wěn)定、具有優(yōu)良的協(xié)同效應(yīng)，兼具了低表面張力、超低油水界面張力和高乳化性能的多重作用，可極大提高原油驅(qū)替效率。本發(fā)明具有單體種類選擇和組成范圍變化廣、制備過程簡單等特點，在實際工業(yè)中易于應(yīng)用和推廣。
[0032]本實施例沒有詳細(xì)敘述的部分和英文縮寫屬本行業(yè)的公知常識，在網(wǎng)上可以搜索至IJ，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.一種新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑的合成:將丙烯酰胺、親油性單體、烯丙醇聚氧烷基醚、溶劑和油溶性引發(fā)劑按廣4:5-30:3-20 =30-300: 0.04-1的摩爾比依次加入安裝有回流冷凝管、導(dǎo)氣管、溫度計的四口燒瓶中，通氮氣后將溫度升至60-90°C，在氮氣保護(hù)下反應(yīng)4-8 h，減壓蒸餾，得到的淡黃色產(chǎn)物即為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑，記為A組分； (2)非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)配:將組分A與陰離子表面活性劑按廣2:4-20的質(zhì)量比加入到燒瓶中，在室溫下攪拌均勻，得到淡黃色產(chǎn)物為非離子聚丙烯酸酯類高分子表面活性劑/陰離子表面活性劑復(fù)合體系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于:所述的親油性單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異辛酯中的一種或兩種任意比例的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于:所述的溶劑為丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于:所述的油溶性引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于:所述的陰離子表面活性劑為仲烷基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、石油磺酸鈉中的一種或兩種任意比例的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的制備方法，其特征在于:所述新型表面活性劑復(fù)合體系驅(qū)油劑的表面張力< 38mN/m，界面張力< 0.01 mN/m。
【文檔編號】C09K8/588GK103450869SQ201310353485
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】王香增, 王成俊, 洪玲, 江紹靜, 王前榮, 李娜, 趙麗, 費貴強(qiáng), 王賀誼, 周曄, 李強(qiáng), 朱科 申請人:陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院