一种用于降压增注的多功能表面活性剂及其制备方法
本发明属于石油化工领域，具体涉及一种用于降压增注的多功能表面活性剂及其制备方法。
背景技术：
1、注水开发是低渗透油藏补充地层能量最常用的技术手段，但在其开发过程中普遍存在基质孔喉特征差异大、黏土矿物含量高、强毛细管、水锁效应、注水启动压力大、达不到配注要求等问题。此外，注入水普遍采用油田采出水，其中通常含有一定量的油类物质和其他机械杂质，在长期注水开发过程中极易造成地层堵塞损害，引起注蒸馏水井注入压力升高、注水量下降，无法满足低渗透油田注水提高采收率的要求，严重影响了油田的正常开发生产进程。因此，研究高效的注蒸馏水井降压增注措施是提高低渗透油藏开发效率的关键。
2、目前，超低渗透油藏注水井降压增注措施通常采用酸化压裂、分层注水、纳米材料、表面活性剂等技术。酸化压裂技术适用范围窄、作用周期短且处理半径小；纳米材料价格昂贵且制备工艺复杂；分层注水技术只对连通状况好的油水井适用。表面活性剂是最常见的降压增注方式之一，通过降低储层中油水间的界面张力来改善注入水的渗流能力。但伴随着石油资源的持续开采，油藏储层物性日益恶化，常规表面活性剂难以满足要求。
3、针对低渗透油藏注水开发过程中存在的注入水含杂质易造成地层堵塞损害、注水启动压力大，以及现有复配降压增注剂需现场配液，施工繁琐的问题。因此，研发一种多功能表面活性剂对于提高低渗油藏的采收率具有重要意义。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于降压增注的多功能表面活性剂及其制备方法，以解决现有复配降压增注剂需现场配液，施工繁琐的技术问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、本发明公开了一种用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将3-氯-2-羟基丙磺酸钠、多胺、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合均匀，调节ph值至5～6，经搅拌反应，冷却至室温，蒸发溶剂，洗涤，真空干燥后，得到第一中间体；
5、s2：将长链卤代烷烃、n,n-二甲基甲酰胺和步骤s1得到的第一中间体混合均匀，反应过程中加入碳酸氢钠，调节ph值至7～10，经搅拌反应，减压蒸馏除去溶剂，洗涤，真空干燥，得到用于降压增注的多功能表面活性剂。
6、优选地，步骤s1中，3-氯-2-羟基丙磺酸钠、多胺和氢氧化钠溶液的质量比为1：(0.15～0.3)：(1.2～1.5)；氢氧化钠溶液为质量百分数为50％的氢氧化钠溶液；蒸馏水的添加量为3-氯-2-羟基丙磺酸钠、多胺和50％的氢氧化钠溶液总质量的2～3倍。
7、优选地，步骤s1中，多胺为乙二胺和1,3丙二胺中的一种。
8、优选地，步骤s1中，搅拌反应的条件为：在50～70℃水浴中搅拌反应4～6h。
9、优选地，步骤s1中，洗涤的条件为：用无水甲醇洗涤5-8次。
10、优选地，步骤s2中，第一中间体、长链卤代烷烃和碳酸氢钠的质量比为1：(1.3～1.5)：(1.4～1.6)；n,n-二甲基甲酰胺的添加量为长链卤代烷烃、第一中间体和碳酸氢钠总质量的3～5倍。
11、优选地，步骤s2中，搅拌反应的条件为：在20～50℃下磁力搅拌反应5～8h。
12、优选地，步骤s2中，洗涤的条件为：用无蒸馏水乙醇洗涤2-3次。
13、优选地，步骤s2中，长链卤代烷烃为溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷、碘代十二烷、碘代十四烷和碘代十六烷中的一种。
14、本发明还公开了上述制备方法制得的用于降压增注的多功能表面活性剂。
15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16、本发明提供了一种用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，先利用3-氯-2-羟基丙磺酸钠与多胺进行取代反应，再与长链卤代烷烃进行烷基化反应得用于降压增注的多功能表面活性剂。将3-氯-2-羟基丙磺酸钠、多胺、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合均匀，3-氯-2-羟基丙磺酸钠和多胺在碱性条件下更容易发生取代反应，因为碱性环境有助于去质子化，使反应物更具反应性。调节ph值至5～6，在这个ph值范围内，反应物的活性基团(如胺基和氯基)具有适当的电荷状态，使得它们之间的相互作用更加有利，从而提高了取代反应的效率和选择性。经搅拌反应，冷却至室温，搅拌反应促进了反应物的充分接触和碰撞，增加了反应的机会。冷却至室温则有利于反应的平稳进行，防止过高的温度导致副反应的发生或产物的分解。蒸发溶剂，洗涤，真空干燥后，得到第一中间体，蒸发溶剂可以去除未反应的原料和副产物中的挥发性成分，洗涤可以进一步去除残留的杂质，而真空干燥则确保了最终产物的干燥和纯净。这些步骤共同作用，使得得到的第一中间体具有更高的纯度和更好的反应活性。将长链卤代烷烃、n,n-二甲基甲酰胺和第一中间体混合均匀，实现了烷基化反应所需原料的均匀混合。长链卤代烷烃作为烷基化试剂，与第一中间体中的活性基团发生反应，引入长链烷基。n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂，有助于反应物的溶解和分散，提高了反应效率。反应过程中加入碳酸氢钠，调节ph值至7～10，加入碳酸氢钠并调节ph值至适宜范围是为了优化烷基化反应的条件，在这个ph范围内，第一中间体中的活性基团(如羟基或胺基)具有适当的电荷状态，更容易与长链卤代烷烃发生烷基化反应。同时，碳酸氢钠还可以作为缓冲剂，稳定反应体系的ph值，防止因ph变化导致的副反应。经搅拌反应，减压蒸馏除去溶剂，搅拌反应促进了烷基化反应的进行，使反应更加完全。减压蒸馏则有效去除了溶剂和未反应的原料，降低了产物的杂质含量，提高了产物的纯度。洗涤，真空干燥，得到用于降压增注的多功能表面活性剂，洗涤可以进一步去除残留的杂质和未反应的原料，确保最终产物的纯净度。真空干燥则去除了产物中的水分和挥发性杂质，提高了产物的稳定性和储存性。最终得到的用于降压增注的多功能表面活性剂具有优异的性能和纯度，可以满足降压增注的应用需求。该用于降压增注的多功能表面活性剂的分子链上含有磺酸基、羟基、叔胺、伯胺等较多官能团，充分发挥了多官能团的协同作用及磺酸基团亲水性强、阻碳酸钙和磷酸钙垢能力强的优点，使其缓蚀、阻垢性能明显提高，以达到降压增注的特点。此外，本发明制备的表面活性剂解决了现有复配降压增注剂需现场配液，施工繁琐等问题，具有广阔的发展前景。能够乳化堵塞物中的有机大分子，提高其在水中的可溶性或可分散性；能够螯合垢中的钙镁离子，实现除垢效果；具有润湿作用，能够降低液体在固体表面上的接触角，促进液体在固体表面上的均匀分布，并有效降低油水界面张力，解除含油堵塞，达到降低注水压力的目的。这些功能共同作用于降压增注过程，提高了低渗透油藏的开发效率。
17、本发明还公开了上述制备方法制得的用于降压增注的多功能表面活性剂，该用于降压增注的多功能表面活性剂具有一剂多效的功能。包括：(1)乳化堵塞物中的有机大分子：长链烷基能够与垢中的有机大分子相互作用，形成微小的乳液结构，使得原本难以分散或溶解的有机大分子能够在水中均匀分布，提高其在水中的可溶性或可分散性；(2)螯合垢中的钙镁离子：氨基和磺酸基团能够与金属离子形成络合物或配位化合物，这种络合作用能够改变ca2+、mg2+离子的活性，从而阻止其参与水垢的形成，进而实现除垢的效果；(3)润湿作用：该表面活性剂具有磺酸基、羟基、叔胺、伯胺等较多亲水性基团，使得液体分子能够更紧密地与固体表面分子相互作用，从而降低液体在固体表面上的接触角，促进液体在固体表面上的均匀分布。同时，通过吸附表面活性剂会引起油水界面张力降低，油滴更容易通过孔隙喉道，可以有效解除含油堵塞，达到降低注水压力的目的。
技术特征：
1.一种用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述3-氯-2-羟基丙磺酸钠、多胺和氢氧化钠溶液的质量比为1：(0.15～0.3)：(1.2～1.5)；所述氢氧化钠溶液为质量百分数为50％的氢氧化钠溶液；所述蒸馏水的添加量为3-氯-2-羟基丙磺酸钠、多胺和50％的氢氧化钠溶液总质量的2～3倍。
3.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述多胺为乙二胺和1,3丙二胺中的一种。
4.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述搅拌反应的条件为：在50～70℃水浴中搅拌反应4～6h。
5.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述洗涤的条件为：用无水甲醇洗涤5-8次。
6.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述第一中间体、长链卤代烷烃和碳酸氢钠的质量比为1：(1.3～1.5)：(1.4～1.6)；n,n-二甲基甲酰胺的添加量为长链卤代烷烃、第一中间体和碳酸氢钠总质量的3～5倍。
7.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述搅拌反应的条件为：在20～50℃下磁力搅拌反应5～8h。
8.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述洗涤的条件为：用无蒸馏水乙醇洗涤2-3次。
9.根据权利要求1所述用于降压增注的多功能表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述长链卤代烷烃为溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷、碘代十二烷、碘代十四烷和碘代十六烷中的一种。
10.权利要求1～9任意一项所述制备方法制得的用于降压增注的多功能表面活性剂。
技术总结
本发明公开了一种用于降压增注的多功能表面活性剂及其制备方法，属于石油化工领域。包括：将3‑氯‑2‑羟基丙磺酸钠、多胺、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合均匀，调节pH值至5～6，经搅拌反应，冷却至室温，蒸发溶剂，洗涤，真空干燥后，得到第一中间体；再将长链卤代烷烃、N,N‑二甲基甲酰胺和第一中间体混合均匀，反应过程中加入碳酸氢钠，调节pH值至7～10，经搅拌反应，减压蒸馏除去溶剂，洗涤，真空干燥，得到用于降压增注的多功能表面活性剂。分子链上含磺酸基、羟基、叔胺、伯胺等官能团，充分发挥了多官能团的协同作用及磺酸基团亲水性强、阻碳酸钙和磷酸钙垢能力强的优点，使其缓蚀、阻垢性能明显提高，以达到降压增注的特点。
技术研发人员：王晨,李昕,侯妍,杨晓武,代方方
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5