芥酸酰胺羥丙基磺基甜菜堿的合成及其在油田中的應(yīng)用.pdf

1、本文以芥酸為主要原料，合成了一種可生物降解的甜菜堿型黏彈性表面活性劑，并對(duì)其反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。利用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1HNMR)對(duì)提純后的表面活性劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;利用表面張力儀和熒光光譜儀對(duì)表面活性劑的表面活性進(jìn)行表征;利用粘度計(jì)、流變儀等測(cè)定了表面活性劑的使用性能;利用界面張力儀測(cè)定了表面活性劑溶液對(duì)油水界面張力的影響;并對(duì)產(chǎn)物的各種應(yīng)用性能進(jìn)行了表征，確定了該表面活性劑可在三次采油和壓裂施工中使用。
　　 本

2、研究得到的結(jié)論如下:
　　 (1)以芥酸、N,N-二甲基-1，3-丙二胺、環(huán)氧氯丙烷和Na2SO3為原料，經(jīng)過酰胺化和季銨化反應(yīng)合成了芥酸酰胺羥丙基磺基甜菜堿表面活性劑。最佳合成工藝如下:酰胺化反應(yīng)中芥酸與N,N-二甲基-1，3-丙二胺的摩爾比為1∶1.2，反應(yīng)溫度150℃，反應(yīng)時(shí)間為12h;季銨化反應(yīng)中環(huán)氧氯丙烷與Na2SO3以等摩爾量混合后與中間體反應(yīng)，摩爾比為1.2∶1，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時(shí)間為6h。
　　 (2

3、)使用表面張力儀測(cè)定該表面活性在室溫下的臨界膠束濃度(cmc)為1.6×10-4mol/L，并通過計(jì)算求得吸附分子的橫截面積Ac為3.4×10-19m2;以芘為熒光探針、二苯甲酮為猝滅劑，用穩(wěn)態(tài)熒光探針法測(cè)定了該表面活性劑的膠束聚集數(shù)隨濃度的變化，當(dāng)濃度在5～17倍cmc范圍內(nèi)，膠束聚集數(shù)和表面活性劑濃度基本呈線性關(guān)系。當(dāng)濃度在17倍cmc以上發(fā)生膠束結(jié)構(gòu)的改變，由球狀逐漸變?yōu)榘魻?，溶液可形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的黏彈性結(jié)構(gòu)。
　　

4、 (3)通過測(cè)定表面活性劑濃度、礦化度、溫度、堿的加入量等因素對(duì)油水界面張力的影響，得知該表面活性劑具有顯著的降低油水界面張力的能力。在表面活性劑濃度范圍為0.06wt％～0.15wt％，礦化度小于10000mg/L，溫度低于80℃條件下均可使界面張力達(dá)到10-2mN/m，甚至10-3mN/m。該表面活性劑對(duì)原油具有較好的乳化效果，表面活性劑濃度為0.06wt％時(shí)形成的乳狀液可保持穩(wěn)定達(dá)24h以上，且地層吸附損失量小于1mg/g，可達(dá)到

5、使用要求。室內(nèi)驅(qū)油試驗(yàn)結(jié)果表明水進(jìn)行段塞后進(jìn)行表面活性劑驅(qū)可提高原油采收率10％以上。
　　 (4)通過測(cè)定表面活性劑濃度、pH、無機(jī)鹽種類對(duì)體系黏度的影響，得知該表面活性劑使用的濃度范圍為2wt％～4wt％，且與各種添加劑有良好的配伍性。體系的耐溫性和耐剪切性測(cè)試結(jié)果顯示，體系的耐溫性和耐剪切性測(cè)試結(jié)果顯示，在剪切速率為170s-1下，70℃時(shí)體系黏度仍高于40mPa·s;在溫度80℃、剪切2h后其黏度仍高于25mPa·s，說