專利名稱：一種用于三次采油的非離子表面活性劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于三次采油的非離子表面活性劑及其生產(chǎn)方法。
三元復(fù)合驅(qū)是國外80年代發(fā)展起來的一項(xiàng)三次采油技術(shù)，其特點(diǎn)是利用表面活性劑、堿和聚合物間協(xié)同作用，減小價(jià)格昂貴的表面活性劑用量，用價(jià)廉的堿部分替代表面活性劑。聚合物的加入有利于減少三元復(fù)合體系的流度，從而擴(kuò)大波及體積。三元復(fù)合體系可以充分發(fā)揮各種化學(xué)劑的優(yōu)勢，大幅度降低化學(xué)驅(qū)的成本，大幅度提高原油采收率。國內(nèi)外三元復(fù)合驅(qū)中應(yīng)用最廣泛的表面活性劑是石油磺酸鹽，是純化白油的副產(chǎn)品，價(jià)格低廉，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油磺酸鹽的需求量增大，合成石油磺酸鹽產(chǎn)品日益增多，使石油磺酸鹽價(jià)格與非離子表面活性劑的價(jià)格相差不多。一些地區(qū)的原油屬石蠟基，芳烴含量少，生產(chǎn)石油磺酸鹽存在著原料問題，此外，合成石油磺酸鹽工藝復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，SO3對設(shè)備及環(huán)境污染等問題給生產(chǎn)石油磺酸鹽類表面活性劑帶來巨大的困難。尋找部分替代或完全替代磺酸鹽類的其它表面活性劑，一直是高效價(jià)廉驅(qū)油劑的研制目標(biāo)。目前，有關(guān)非離子表面活性劑作為驅(qū)油劑的報(bào)導(dǎo)很多，如前蘇聯(lián)用OP-7、OP-10等開展了許多礦場試驗(yàn)，但效果不好。用非離子表面活性劑配制三元復(fù)合體系如國外用Tritonx-100、我國勝利油田用的OP-10等。將脂肪酸烷醇酰胺型非離子表面活性劑用于三次采油目前還未見報(bào)導(dǎo)，脂肪酸烷醇酰胺型非離子表面活性劑的合成方法主要有這么幾種一種是直接法，脂肪酸與二乙醇胺混合，加熱一步完成；還有一種二步法，比較典型的如美國專利3024260號公開了一種分兩步進(jìn)行的方法，第一步脂肪酸與二乙醇胺先反應(yīng)，生成氨基酯和酰胺酯，第二步填加堿性催化劑，未反應(yīng)的二乙醇胺與氨基酯和酰胺脂進(jìn)行反應(yīng)，制取脂肪酸烷醇酰胺；另有一項(xiàng)日本特公昭49903號對上述方法作了進(jìn)一步改進(jìn)，第一步，脂肪酸與二乙醇胺的mol比小于0.7反應(yīng)，第二步填加堿性催化劑和剩余的二乙醇胺，二乙醇胺與氨基酯和酰胺脂進(jìn)行反應(yīng)，制取脂肪酸烷醇酰胺，該法生產(chǎn)的產(chǎn)品其純度與脂肪酸甲酯和二乙醇胺反應(yīng)制得的脂肪酸醇酰胺相當(dāng)，其質(zhì)量優(yōu)于前者，但也存在著工藝過程復(fù)雜，原料來源有限的問題。
本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種工藝路線短，原料來源廣泛，價(jià)格低，純度高的用于三次采油的非離子表面活性劑及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式實(shí)現(xiàn)的制取脂肪酸烷醇酰胺采用改進(jìn)的一步法脂肪酸與二乙醇胺在催化劑、助催化劑的作用下直接生成脂肪酸烷醇酰胺型非離子表面活性劑；其反應(yīng)溫度在60～200℃之間，反應(yīng)時(shí)間在2～20小時(shí)之間，其中脂肪酸為工業(yè)合成脂肪酸，由牛油、豬油、羊油、椰子油、棕櫚油、蓖麻油、花生油、大豆油、玉米油、米糠油水解得到的脂肪酸；二乙醇胺的純度大于85％；所用的催化劑是氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、乙醇鈉、碳酸鉀、碳酸鈉或它們的混合物；助催化劑是甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇。本發(fā)明中，脂肪酸與二乙醇胺的重量比為1∶0.5～1∶1.5，催化劑與反應(yīng)混合物的比例0.05～2∶100(重量)。助催化劑與反應(yīng)混合物的比例為0.05～3∶100(重量)。
本發(fā)明所生產(chǎn)的活性劑性能穩(wěn)定，質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)有同類產(chǎn)品，并且所需原材料來源廣，價(jià)格低廉，工藝簡單，節(jié)能，因此生產(chǎn)成本低。
由于本發(fā)明的方法制取脂肪酸烷醇酰胺、堿和聚合物構(gòu)成的三元復(fù)合體系能在較寬的地層水礦化度、較寬的活性劑濃度及堿濃度范圍內(nèi)與原油形成超低界面張力(10-3mN/m數(shù)量級)該非離子表面活性劑具有比陰離子表面活性劑(如石油磺酸鹽)耐溫、抗鹽及低界面張力窗口寬等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的非離子表面活性劑與陰離子活性劑復(fù)配，可顯著提高體系的抗多價(jià)陽離子的能力，并且，該非離子表面活性劑可單獨(dú)與堿、聚合物構(gòu)成三元復(fù)合驅(qū)油體系，也可與陰離子活性劑復(fù)配使用，因此用途廣泛。
本發(fā)明的實(shí)施例1，采用改進(jìn)的一步法，將油酸500克與二乙醇胺500克混合，再加入催化劑氫氧化鈉1克、助催化劑乙醇5毫升加入容積為2升的四口瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于160℃進(jìn)行反應(yīng)6小時(shí)，其結(jié)果見附表，將該反應(yīng)放大1000倍，所得產(chǎn)品質(zhì)量和性能與小試一樣。
本發(fā)明的又一實(shí)施例，將250克軟脂酸、200克二乙醇胺、0.5克氫氧化鈉和3毫升甲醇加入500毫升的四口瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于160℃進(jìn)行反應(yīng)5小時(shí)，其結(jié)果見附表；將該反應(yīng)放大1000倍，所得產(chǎn)品質(zhì)量和性與小試一樣。
本發(fā)明的生產(chǎn)裝置為一帶有攪拌器、帶有回流冷凝管，用導(dǎo)熱油(或電)加熱的釜式反應(yīng)器，反應(yīng)過程中通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，用熱電偶測反應(yīng)溫度，按計(jì)量稱取原料脂肪酸與二乙醇胺，加入適量的催化劑和助催化劑，開始攪拌，加熱到指定溫度開始計(jì)時(shí)，到反應(yīng)時(shí)間后停止加熱，冷卻即得成品。
本發(fā)明的方法與以下各現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較1、直接法將250克由酸、200克二乙醇胺加入500毫升的四口瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于160℃進(jìn)行反應(yīng)6小時(shí)，再加入0.5克氫氧化鈉繼續(xù)加熱四小時(shí)，其結(jié)果見附表1。
2、美國專利3024260號方法；將250克油酸、200克二乙醇胺加入500毫升的四口瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于150℃進(jìn)行反應(yīng)，餾出16毫升水，然后將溶解5克氫氧化鈉的8毫升甲醇溶液填到燒瓶中，于80℃，在400mmHg的減壓下進(jìn)行1小時(shí)脫甲醇后于50℃加熱4小時(shí)，其結(jié)果見附表1。
3、日本特公昭-49903的方法進(jìn)行反應(yīng)。將250克油酸、70克二乙醇胺加入500毫升的四口瓶中，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于150℃進(jìn)行反應(yīng)，餾出16毫升水，然后將溶解1.5克氫氧化鈉的130二乙醇胺填加到燒瓶中，于50℃加熱4小時(shí)，其結(jié)果見附表1。
表1不同方法制得脂肪酸烷醇酰胺性能分析
>三元復(fù)合驅(qū)在非均質(zhì)物理模型驅(qū)油結(jié)果比較表2列出了兩個(gè)三元體系配方及驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果。體系與原油的界面張力均達(dá)到10-3數(shù)量級，復(fù)合體系的粘度也極為相近，原油為采油一廠原油。NOS三元復(fù)合體系的化學(xué)驅(qū)采收率為21.5％，而ORS三元復(fù)合體系的化學(xué)驅(qū)采收率為19.8％。這一結(jié)果表明非離子表面活性劑NOS具有較強(qiáng)的洗由能力，是一種良好的化學(xué)驅(qū)油劑。
NOS(非離子表面活性劑)用量對驅(qū)油效果的影響表3為NOS用量分別為0.4％和0.6％時(shí)復(fù)合體系在非均質(zhì)物理模型上的驅(qū)油結(jié)果。隨NOS用量的增加，化學(xué)驅(qū)采收率增加。復(fù)合驅(qū)采收率分別為17.1％和20.0％。實(shí)驗(yàn)后，切開巖芯剖面觀察發(fā)現(xiàn)，入口段各層驅(qū)的很好，低滲透層只驅(qū)到約l/5，中低滲透層均被波及。驅(qū)油過程中壓差最大值分別為4atm和7atm，說明油滴，油膜得以啟動(dòng)形成油墻。最低含水降到40％以下。
表2三元復(fù)合驅(qū)在非均質(zhì)物理模型驅(qū)油結(jié)果比較
<p>原油采油一廠脫氣原油速度1m/dJ21三元體系段塞NOS0.6％；NaOH1.2％1275A1200mg/L，注入0.3PV；保護(hù)段塞0.283PV(600mg/L 1275A)。
Z31三元體系段塞ORS0.6％；NaOH1.2％1275A1200mg/L，注入0.3PV；保護(hù)段塞0.283PV(600mg/L 1275A)。
表3三元復(fù)合驅(qū)在非均質(zhì)物理模型驅(qū)油結(jié)果比較
原油采油二廠Ⅱ-1原油速度1m/dZ44三元體系段塞NOS0.4％；NaOH1.2％；HPAM1200mg/L，注入0.3PV；保護(hù)段塞0.283PV。
Z45三元體系段塞ORS0.6％；NaOH1.2％；HPAM1200mg/L，注入0.3PV；保護(hù)段塞0.283PV。
由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的非離子表面活性劑、堿和聚合物構(gòu)成的三元復(fù)合體系，能在較寬的地層水礦化度、較寬構(gòu)活性劑濃度及堿濃度范圍內(nèi)與原油形成超低界面張力(10-3mN/m數(shù)量級)，可用于三次采油，提高原油采收率。
權(quán)利要求
1.一種制取脂肪酸烷醇酰胺的生產(chǎn)方法，其特征在于采用一步法，脂肪酸與二乙醇胺在催化劑、助催化劑的作用下直接生成脂肪酸烷醇酰胺型非離子表面活性劑，其中，反應(yīng)溫度在30-200℃之間，反應(yīng)時(shí)間在2-20小時(shí)之間；所用脂肪酸為工業(yè)合成脂肪酸，由牛油、豬油、羊油、椰子油、棕櫚油、蓖麻油、花生油、大豆油、玉米油、米糠油水解得到的脂肪酸；所采用的二乙醇胺的純度大于85％；所用的催化劑是；氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、乙醇鈉、碳酸鉀、碳酸鈉或它們的混合物；助催化劑是甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇；脂肪酸與二乙醇胺的重量比為1∶0.5～1.5，催化劑與反應(yīng)混合物的比例0.05～2∶100，助催化劑與反應(yīng)混合物的比例為0.05～3∶100。
2.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸烷醇酰胺的生產(chǎn)方法，其特征在于所采用的生產(chǎn)裝置為一帶有攪拌器帶有回流冷凝管，用導(dǎo)熱油(或電)加熱的釜或反應(yīng)器，反應(yīng)過程中通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，用熱電偶測反應(yīng)溫度按計(jì)量稱取原料脂肪酸與二乙醇胺，加入適量的催化劑和助催化劑，開始攪拌，加熱到指定溫度開始計(jì)時(shí)，到反應(yīng)時(shí)間后停止加熱，冷卻即得成品。
3.一種用如權(quán)利要求1、2所述的方法生產(chǎn)的非離子表面活性劑，其特征在于該非離子表面活性劑、堿和聚合物構(gòu)成的三元復(fù)合體系，能在較寬的地層水礦化度、較寬的活性劑濃度及堿濃度范圍內(nèi)與原油形成超低界面張力(10-3mN/m)，可用于三次采油提高采收率。
全文摘要
一種適用于三次采油的非離子表面活性劑的制備方法,采用改進(jìn)的一步法,脂肪酸與二乙醇胺在催化劑、助催化劑的作用下直接生成脂肪酸烷醇酰胺型非離子表面活性劑。這種表面活性劑性能穩(wěn)定、避光、空氣可長期保存,無毒,由該非離子表面活性劑、堿和聚合物構(gòu)成的三元復(fù)合體系,能在較寬的地層水礦化度,較寬的活性劑濃度及堿濃度范圍內(nèi)與原油形成超低界面張力(10
文檔編號C07C233/00GK1231280SQ9811388
公開日1999年10月13日 申請日期1998年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月3日
發(fā)明者康萬利, 單希林, 李俊剛 申請人:大慶石油學(xué)院