專利名稱：驅(qū)油用十六烷基甲苯磺酸鹽及其制備方法、表面活性劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田驅(qū)油用重烷基苯磺酸鹽類表面活性劑，特別是涉及一種組成單一、結(jié)構(gòu)已知、性能優(yōu)良、穩(wěn)定的適用于油田化學(xué)復(fù)合驅(qū)油的十六烷基甲苯磺酸鹽、表面活性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
石油是一種不可再生的資源，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油的需求日益增加。石油的開采關(guān)系到國民經(jīng)濟的全局，對我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和能源安全起著至關(guān)重要的作用。石油的開采分為三個階段:最初是依靠地層的天然能量進行開采，稱為一次采油，一般采收率為5%-10%;在天然能量枯竭后，可以通過人工注水或注氣來繼續(xù)開采，稱為二次采油，采收率可以提高到30% -40%;二次采油后，仍有60% -70%的剩余油殘留在地下，只能依靠物理和化學(xué)的方法進行開采，稱為三次采油。目前，我國東部地區(qū)的主要油田(大慶、勝利等)已進入了二次采油的后期階段，主要特點是高含水和特高含水，原油產(chǎn)量遞減，經(jīng)濟效益下降。為了提高現(xiàn)有油田的采收率，最大限度地開發(fā)剩余儲量，三次采油技術(shù)的開發(fā)研究已勢在必行。目前普遍認為，采用化學(xué)復(fù)合驅(qū)進行三次采油是較有效的方法，一般能使原油采收率提高15%以上。三元復(fù)合驅(qū)是指堿與表面活性劑及高分子聚合物(ASP體系)有機地復(fù)合后進行驅(qū)油。它一方面是通過高分子聚合物來增加水溶液的粘度，提高水驅(qū)波及效率，另一方面是通過堿和表面活性劑來降低油水的界面張力，克服毛細管力對殘余油的束縛，從而能大幅度提高原油采收率。堿與表面活性劑(AS體系)驅(qū)主要是通過降低油水的界面張力，提高洗油效率。三元復(fù)合驅(qū)中最關(guān)鍵的化學(xué)劑是表面活性劑，適合作三元復(fù)合驅(qū)的表面活性劑的基本要求是:能使油水界面張力達到超低(10_3mN/m數(shù)量級)；表面活性劑的使用濃度<0.6% (wt)，且在較寬的活性劑濃度范圍內(nèi)均能形成超低界面張力，表面活性劑的組成要相對單一，保證在驅(qū)替過程中不發(fā)生嚴(yán)重的色譜分離；能與堿及聚合物有良好的配伍性；三元復(fù)合驅(qū)在巖心上的驅(qū)油效率比水驅(qū)提高20%以上；同時要求表面活性劑的生產(chǎn)工藝簡單可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，價格合理。三次采油中使用的表面活性劑主要有石油磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和石油羧酸鹽。目前，大慶油田采用重烷基苯磺酸鹽表面活性劑，烷基碳數(shù)為12-24，在有效滲透率ΙΟΟμπΓ2、有效厚度5m以上的油層開展三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)應(yīng)用研究，取得了較好的驅(qū)油效果(提高采收率可達20%以上)和經(jīng)濟效益，但是由于重烷基苯磺酸鹽原料組分分布較寬，組成復(fù)雜，組分比例控制難度大，組成的改變會導(dǎo)致表面活性劑界面張力范圍變窄，堿跨度由0.6wt%降為0.4wt%，表面活性劑的界面活性變差，而且復(fù)合體系穩(wěn)定性變差(界面張力穩(wěn)定時間由90天降為60天)，嚴(yán)重影響了三元復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油效果。已有的其它烷基苯磺酸鹽表面活性劑，雖然具有良好的降低界面張力的性能和較高的驅(qū)油效率，但存在組分多、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的缺點，因此有必要尋求性能更優(yōu)、組分單一、生產(chǎn)工藝簡單的驅(qū)油用表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種組成單一、結(jié)構(gòu)明確、適用于制備油田化學(xué)復(fù)合驅(qū)油用表面活性劑的十六烷基甲苯磺酸鹽。本發(fā)明所提供的十六烷基甲苯磺酸鹽，分子量為418，為結(jié)構(gòu)式如式I所示的化合物，式I為:
權(quán)利要求
1.一種十六烷基甲苯磺酸鹽，分子量為418，為結(jié)構(gòu)式如式I所示的化合物，式I為:
2.一種十六烷基甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品，其特征在于:由十六烷基甲苯經(jīng)連續(xù)磺化、水解和中和得到， 其中含權(quán)利要求1所述十六烷基甲苯磺酸鹽70wt%，余量為反應(yīng)中生成的無機鹽、未反應(yīng)的原料和水。
3.—種權(quán)利要求2所述十六烷基甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括:在膜式磺化反應(yīng)器中將十六烷基甲苯連續(xù)磺化為十六烷基甲苯磺酸初產(chǎn)品，十六烷基甲苯磺酸初產(chǎn)品水解為穩(wěn)定的十六烷基甲苯磺酸中間產(chǎn)物，十六烷基甲苯磺酸用氫氧化鈉中和得到十六烷基甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于:所述十六烷基甲苯由碳數(shù)為C16的直鏈烯烴和甲苯為原料制備得到，十六烷基甲苯主鏈為C16的直鏈烷基、苯環(huán)為甲苯，結(jié)構(gòu)如式II所示:
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述方法，其特征在于:具體包括以下步驟: 1)制備十六烷基甲苯:在3000L生產(chǎn)規(guī)模下，將1300Kg甲苯、38Kg主催化劑(三氯化鋁)和4L副催化劑(多磷酸)加入反應(yīng)釜(5000L)，攪拌lOmin，緩慢升溫至體系有白氣產(chǎn)生，停止加熱，再將640Kg十六烯(α -烯烴)加入反應(yīng)釜，溫度至40°C時開循環(huán)水冷卻，控制反應(yīng)溫度不超過60°C，保溫2h ;保溫結(jié)束后停止攪拌沉降lOmin，放出下層催化劑；加入熱水至滿釜攪拌lOmin，停止攪拌lOmin，除去下層水，重復(fù)水洗4-5次至pH值為7 ;將絮狀有機層打入蒸餾釜進行常壓蒸餾，控制釜溫不超過155°C，至氣相溫度回落且無出餾物；啟動真空泵進行減壓蒸餾，至氣相溫度緩慢上升至140°C至無出餾物時結(jié)束；蒸餾釜內(nèi)剩余物為十TK燒基甲苯； 2)磺化十六烷基甲苯:磺化反應(yīng)在膜式磺化反應(yīng)器中進行，磺化溫度45-55°C，十六烷基甲苯的進料量為1.4-2.1噸/小時，通入SO3氣體的進氣量為150-170千克/小時，即控制SO3與十六烷基甲苯的摩爾比為1.29-1.46:1，得到十六烷基甲苯磺酸初產(chǎn)品；保持SO3進氣量和十六烷基甲苯進料量穩(wěn)定，持續(xù)生產(chǎn)； 3)水解:在45-55°C下在十六烷基甲苯磺酸初產(chǎn)品中加入其總量2-4wt%的水，得到穩(wěn)定的十六烷基甲苯磺酸中間產(chǎn)物； 4)中和:將十六烷基甲苯磺酸中間產(chǎn)物投入老化罐中，在溫度45-55°C下，用20wt%的氫氧化鈉溶液中和至PH值為8-10，得到產(chǎn)物十六烷基甲苯磺酸鈉工業(yè)品。
6.權(quán)利要求1所述十六烷基甲苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于:將權(quán)利要求2所述或權(quán)利要求3或4或5生產(chǎn)得到的十六烷基甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品烘干除去水分，然后用石油醚和乙醇交替清洗產(chǎn)品過濾除去無機鹽，烘干后再加入異丙醇萃取出未磺化油(未反應(yīng)的烷基苯)，對產(chǎn)品再次烘干后即可得到較純的十六烷基甲苯磺酸鹽。
7.一種表面活性劑，其特征在于:其主要成分為權(quán)利要求1所述的或權(quán)利要求6制備得到的十六烷基甲苯磺酸鹽或權(quán)利要求2所述的或權(quán)利要求3或4或5制備得到的十六烷基甲苯磺酸鹽工業(yè)產(chǎn)品和助溶劑，助溶劑為醇，其含量為表面活性劑的15-20wt% ;所述醇為C1-C4的醇，具體可為乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇或異丁醇，優(yōu)選為正丁醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述表面活性劑，其主要組成為50-55被％十六烷基甲苯磺酸鹽、15-20wt%的醇、未磺化油(未反應(yīng)的烷基苯)3wt%左右、無機鹽7wt%和余量的水。
9.三元復(fù)配驅(qū)油體系，其特征在于，其中:NaOH或Na2CO30.4-1.2wt%，權(quán)利要求7或8所述表面活性劑0.05-0.3wt%，聚合物聚丙烯酰胺1200mg/L，余量為水；體系粘度40mPa.S。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述三元復(fù)配驅(qū)油體系，其特征在于，其中NaOH或Na2CO3L 0-1.2wt%，表面活性劑 0.2-0.3wt%0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種驅(qū)油用十六烷基甲苯磺酸鹽及其制備方法、表面活性劑及其應(yīng)用。以十六烷基甲苯磺酸鹽或其工業(yè)產(chǎn)品和醇配制的表面活性劑的界面活性好，抗稀釋能力強，使用濃度低(濃度為0.05-0.3wt％)，能在較寬且較低的堿濃度范圍(0.4-1.2wt％)和強堿、弱堿條件下均可使油水界面張力達到超低(10-3mN/m數(shù)量級)，復(fù)合體系穩(wěn)定性好，驅(qū)油效率高，巖心驅(qū)油實驗比水驅(qū)提高采收率20％以上。本發(fā)明為三次采油技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了一種組成單一、結(jié)構(gòu)確切、性能優(yōu)良、穩(wěn)定的驅(qū)油用表面活性劑，不僅可大幅度提高原油采收率，同時，實現(xiàn)了表面活性劑的國產(chǎn)化配方，大大降低了三元復(fù)合驅(qū)成本。
文檔編號C07C303/32GK103193689SQ20131013324
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者程杰成, 吳軍政, 丁玉敬 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司