專利名稱：一種降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能降低油水界面張力的表面活性劑復配體系，具體涉及一種含離 子液體表面活性劑和偶聯表面活性劑的新型復配體系。
背景技術：
石油是一種非再生能源，在國民經濟中具有舉足輕重的地位。隨著工業的發展，對 石油的需求越來越多。鑒于國際石油資源趨于枯竭、多數產油國的開采能力已接近甚至達 到極限，石油生產成本提高以及石油資源壟斷性加強等因素，未來的國際油價趨勢必然升 高，因此提高石油采收率(又稱三次采油)就成了當今人們研究的熱點。三次采油通常可分 為三類第一類為熱力驅法，第二類為混相驅，第三類為化學驅。目前，研究最多、應用最廣 且被認為最有發展前景的驅油方法為化學驅油法，包括聚合物驅、表面活性劑驅、堿驅、微 乳液驅、復合驅等。研究證實，在三次采油過程中，若要提高采收率就必須提高波及效率和 驅替效率。提高驅油液粘度以降低流度比可以有效提高波及效率。而提高驅替效率最有效、 可行的方法則是在驅油液中添加表面活性劑以形成油水超低界面張力(10-3mN/m以下)。陰 離子表面活性劑是目前三次采油中應用最廣的一類表面活性劑，但使用單一表面活性劑驅 油存在著活性劑波及系數低、驅油效率差、吸附損失較為嚴重、表面活性劑用量大、成本較 高等缺點，開發新型、高效、廉價的驅油體系一直是三次采油技術研究的重點。近年來，復合 驅被認為是一種更有潛力的三次采油方法。合適的表面活性劑復配體系，不僅能產生很好 的協同效應，大幅度降低體系的界面張力，而且還能夠降低表面活性劑的吸附損失量，甚至 驅油用表面活性劑的總濃度也有可能降低，同時表面活性劑的其它性能如抗鹽能力、耐溫 性能或吸附損耗減少等得到強化。因此，通過不同表面活性劑的適當復配，可使各自優點充 分發揮，相互取長補短。偶聯表面活性劑是一類新型表面活性劑，在三次采油中具有很大的應用潛力。首 先，偶聯表面活性劑較低的CMC和較高的表面活性使其在較小的濃度下即可達到超低界面 張力，可以大幅度提高驅油效率；其次，由于偶聯表面活性劑含有兩個親水頭基，因此，與常 規表面活性劑相比具有更好的水溶性和耐鹽性；更重要的是偶聯表面活性劑與其他驅油助 劑配伍性更好，可大大降低其實際應用成本。離子液體是一類新型綠色化學品，是由陰、陽 離子組成，常溫附近呈液態的鹽類。研究中發現，當離子液體的陽離子中含一個相對較長的 烷基鏈時，其具有高于傳統表面活性劑的表面活性。離子液體表面活性劑不但具備傳統表 面活性劑的特點而且綠色環保、具有生物相容性、分子結構可調性，是一類新型且具有獨特 性能的綠色表面活性劑。離子液體獨特的物化性質已引起人們的廣泛關注，正成為當前研 究與開發的熱點之一。上已述及，不同表面活性劑之間的適當復配可有效降低油水界面張力，以提高石 油采收率。然而，到目前為止，把離子液體表面活性劑同偶聯表面活性劑復配用于降低油水 界面張力以提高石油采收率還未見報道。
發明內容
本發明的目的在于開發一種新型、高效的能顯著降低油水界面張力的復配體系， 減少表面活性劑用量，使油水界面張力降低一到兩個數量級。本發明是這樣實現的—種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系，其特征在于，所述復配體 系的配方為(以重量百分比計)離子液體表面活性劑0. 02 1. 00%偶聯陰離子表面活性劑0. 03 1. 50%堿0 1.20%聚合物0 0.15%水96· 15 99. 95%其中所述的離子液體表面活性劑是烷基咪唑類離子液體，通式為[Cnmim] [Χ] (η =8，10，12 ；X = CF, BrO。所述的偶聯陰離子表面活性劑為羧酸鹽或磺酸鹽類偶聯表面活性劑，或者羧酸鹽 /磺酸鹽與除偶聯陰離子表面活性劑之外的陰離子表面活性劑的混合物。偶聯羧酸鹽類表面活性劑可以為1，6-己二酸鈉，2，3-雙十二烷基酯，N，N-雙十四 酰基乙二胺二乙酸鈉；偶聯磺酸鹽類表面活性劑可以為乙撐-雙(N-乙磺酸-十二酰胺) 鈉鹽，乙撐-雙(N-乙磺酸-十四酰胺)鈉鹽。所述的堿可以為MOH、M2C03、MHCO3> M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (Μ = Na，K)或上述堿的
混合物。所述的聚合物可以是聚丙烯酰胺、改性的聚丙烯酰胺。室溫(25 30°C )下將離子液體表面活性劑與堿混合，并在攪拌條件下加入偶聯 陰離子表面活性劑，混勻后將聚合物緩慢加入上述溶液中并不斷攪拌，得到均一穩定的混 合溶液，即得到本發明的能降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系。本發明所用的咪唑類離子液體以N-甲基咪唑和溴代烷(以溴化1-烷基-3-甲基 咪唑離子液體的合成為例)為原料，可利用微波輔助合成反應儀，采用間歇設定溫度的方 式合成，反應過程中溴代烷烴稍微過量，以確保N-甲基咪唑充分反應。合成路線如下 反應完成后，將多余的原料用乙酸乙酯萃取至少三次，然后在一定溫度下減壓旋 轉蒸發除去乙酸乙酯及其它殘留物，直至質量不再減少。最后于100°c真空干燥，得到目標產物。有益效果通過實施本發明的方法可以得到一種低于室溫到接近100°C范圍內均一穩定的能 降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系。該復配體系可以使油水界面張力比單一表 面活性劑體系降低一個數量級以上，所以在三次采油領域具有廣闊的潛在應用價值。本發 明方法不但操作簡單，而且消除了揮發性助劑對環境的污染問題。離子液體、偶聯表面活性 劑自身的特殊性能及二者的協同效應，使表面活性劑使用濃度低于現有濃度，產品降低界面張力效果好。本發明的優點在于(1)無需加入助劑就可以得到低于室溫(25 30°C)到接近100°C范圍內均一、穩 定的混合溶液，消除了揮發性助劑對環境的污染問題；(2)表面活性劑的濃度不高于現有驅油液中表面活性劑濃度，產品降低油水界面 張力效果好，性能穩定。
具體實施例方式以下用實施例對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅僅是對本發明實施方式的 描述，并不對本發明的范圍有任何限制。實施例1偶聯陰離子表面活性劑以羧酸鹽類偶聯表面活性劑為例，分子結構如下式所示 離子液體表面活性劑為[Cnmim]Br(8，10)，水為二次蒸餾水，油為大慶脫氣脫水原 油，堿為NaOH(l. 2% )，聚合物為聚丙烯酰胺(0. 12% )，表面活性劑濃度為0. 05wt%,40°C 下1小時平衡界面張力隨離子液體濃度及種類變化見表1。表1油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度及種類變化實施例2同實施例1操作，僅改變離子液體表面活性劑為[C8mim]Cl，1小時平衡界面張力 (400C )隨離子液體表面活性劑濃度變化見表2。表2油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度變化實施例3同實施例1操作，離子液體表面活性劑為[C8mim] Br,僅改變堿為KOH或 Na2CO3 (1. 2% ),1小時平衡界面張力(40°C )隨離子液體濃度變化見表3。表3油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度及堿種類變化實施例4同實施例1操作，離子液體表面活性劑為[C8mim]Br，僅改變聚丙烯酰胺濃度為 0. 05%，1小時平衡界面張力(40°C )隨離子液體表面活性劑濃度變化見表4。表4油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度變化實施例5同實施例1操作，離子液體表面活性劑為[C8mim]Br，僅改變偶聯陰離子表面活性
劑為磺酸鹽類偶聯表面活性劑，分子結構如下式所示 1小時平衡界面張力(40°c)隨離子液體表面活性劑濃度變化見表& 表5油水界面張力隨離子液體表面活性劑濃度變化
權利要求
一種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系，其特征在于，所述復配體系配方的重量百分比如下離子液體表面活性劑0.02～1.0％偶聯陰離子表面活性劑0.03～1.5％ 堿0～1.2％ 聚合物0～0.15％ 水96.15～99.95％其中所述的離子液體表面活性劑是烷基咪唑類離子液體，通式為[Cnmim][X](n＝8，10，12；X＝Cl ，Br )，所述的偶聯陰離子表面活性劑為羧酸鹽或磺酸鹽偶聯表面活性劑，或者為羧酸鹽或磺酸鹽與除偶聯陰離子表面活性劑之外的陰離子表面活性劑的混合物，所述的堿為選自M＝Na或M＝K的MOH、M2CO3、MHCO3、M3PO4、M2HPO4、MH2PO4中的一種或幾種的混合物。所述的聚合物為聚丙烯酰胺或改性的聚丙烯酰胺。
2.如權利要求1所述的一種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系，其特 征在于，所述的偶聯羧酸鹽表面活性劑為選自1，6-己二酸鈉，2，3-雙十二烷基酯，N, N-雙 十四酰基乙二胺二乙酸鈉中的一種；偶聯磺酸鹽類表面活性劑為選自乙撐-雙(N-乙磺 酸_十二酰胺)鈉鹽，乙撐-雙(N-乙磺酸-十四酰胺)鈉鹽中的一種。
全文摘要
本發明涉及一種能降低油水界面張力的新型表面活性劑復配體系。它是一種含離子液體表面活性劑和偶聯表面活性劑的混合溶液，少量離子液體表面活性劑的加入就可以使油水間的界面張力比不含離子液體的體系降低一個數量級以上。該體系也可以加入一些堿和聚合物。離子液體、偶聯表面活性劑自身的特殊性能及二者的協同效應，使表面活性劑在使用濃度較低的情況下大幅度降低界面張力，產品性能穩定；無需加入助劑就可以得到低于室溫到接近100℃范圍內均一穩定的溶液。該復配體系有望用作三次采油驅油液。
文檔編號C09K8/584GK101899292SQ20101018407
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者劉洪來, 宋偉杰, 尚亞卓, 彭昌軍, 王菲 申請人:華東理工大學