可作为驱油剂的阳离子双子表面活性剂 【技术领域】
本发明涉及可作为三次采油化学驱油剂的一种阳离子双子表面活性剂。
背景技术
我国许多油田已陆续进入开发后期，三次采油技术的应用已经得到广泛的重视。在注水开发的末期，残余油是以静止的球状分布在油藏岩石的孔隙中。降低界面张力是迫使滞留在多孔介质中的残余油流动的唯一方式，也是能够大幅度提高油田开采效率的有效方法。驱油剂必须将油水界面张力降低至10-3mN/m或更低的数量级，否则将无实用价值。由于单纯的表面活性剂很难将油水界面张力降低到10-3mN/m以下，因此，目前化学驱中使用的表面活性剂，大多数为石油磺酸钠外加碱剂等助剂的复配物。然而外加碱剂会使pH值升高，使得粘土矿物的膨胀加剧，水敏性增强，以及石油磺酸盐与地层水及粘土中的可交换高价阳离子作用形成磺酸盐沉淀，在地层内结垢等，从而对地层造成较大的伤害，严重地影响了石油的可持续开发。而且氢氧化钠的用量一般都比较高，也增大了石油的开采成本，影响了石油开采的经济效益。另外，由于复配物是混合物，多组份体系在油层中流动时，驱油剂各成分之间可能发生色谱分离，从而会破坏原配方体系的完整性，因此会使得已形成的超低界面张力消失，以致驱油效率降低。
【发明内容】
本发明的目的在于提供可作为驱油剂的阳离子双子表面活性剂，它单独使用，无须加碱，因而对地层无伤害，且性能稳定，具有优良的降低油/水界面张力的能力，能在较宽的范围内保证原油/水具有超低界面张力，并克服了现有驱油剂因为色谱分离现象而导致的驱油效率下降。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案。
本发明是一类阳离子双子表面活性剂，以代号m-s-m表示，其中m代表表面活性剂烷基的碳原子数，s代表联结基碳原子数。其结构式如下：
s＝2，3，4，5，6 m＝10，12，14，16，18
该类表面活性剂为白色固体，属于季铵盐型阳离子表面活性剂，在水中溶解性很好。目前在国内外科技文献上有这种表面活性剂的介绍，但是在国内外还没有这种表面活性剂产品出售。因此，将这类表面活性剂的制备方法简介如下，其中有两种方法：
1)方法A
2)方法B
注：其中s＝2时，方法A较好
该反应所用原料：一溴代烷，国产，化学纯，无色液体，市售；四甲基烷基二胺，国产，化学纯，无色液体，市售；烷基二甲基胺，国产，工业品，无色液体，市售；α，ω-二溴代烷，国产，化学纯，无色液体，市售。
作为用于三次采油的一种化学驱油剂，该阳离子双子表面活性剂联结基碳原子数分别为2、3、4、5、6，烷基碳原子数分别为10，12，14，16，18。该驱油剂在不外加碱的情况下即可与原油达到超低界面张力，该驱油剂既可以单独使用，也可以和其同系物双子表面活性剂复配，其复配比例为0～100质量％。
该驱油剂还可以和阳离子表面活性剂复配，阳离子表面活性剂可以是季铵盐类表面活性剂，其复配比例为10～90质量％。
该驱油剂还可以和非离子表面活性剂复配，非离子表面活性剂可以是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚酯和多元醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚，其复配比例为10～90质量％。
根据本发明所提供的配方和地层中原油的状况，可以组合出各种比例的组分。使用方法采用通常三次采油的灌注法，化学剂的加入量为水量的0.5％以下。
与现有技术相比，本发明的效果和益处在于：
(1)本发明所提供的驱油剂在不外加碱等助剂单独使用时即可在较大的浓度范围内达到超低油/水界面张力，从而避免了碱对地层的伤害，有利于石油开采的可持续发展；
(2)本发明在用量远小于目前驱油剂用量且不需要外加碱等助剂的情况下，就可达到超低油水界面张力，大大地降低了驱油成本；
(3)本发明组成较为单一，能在一定程度上克服色谱分离效应而导致的驱油效率的下降；
(4)本发明驱油剂为阳离子型表面活性剂，避免了磺酸盐类表面活性剂与地层中的可交换多价离子形成沉淀对地层的伤害。
【具体实施方式】
实测条件1：
1.测试仪器：500型旋转滴界面张力仪
2.温度：45℃
3.原油：实验标准原油
4.水：地层水
5.驱油剂组成：16-3-16
结果如下表：驱油剂浓度(w％)原油/地层水之间界面张力mN/m 0.0007 45.4 0.0058 0.00868 0.0311 0.00977 0.0492 0.00912 0.0998 0.00088 0.2000 0.000018 0.2960 0.00041 0.5908 0.00591
实测条件2：
1.测试仪器：500型旋转滴界面张力仪
2.温度：45℃
3.原油：实验标准原油
4.水：地层水
5.驱油剂组成：12-2-12(50％)+16-4-16(50％)
结果如下表：驱油剂浓度(w％)原油/地层水之间界面张力mN/m 0.001 47.32 0.005 0.0120 0.010 0.0073 0.050 0.00232 0.100 0.00089 0.200 0.00026 0.300 0.00097
实测条件3：
1.测试仪器：500型旋转滴界面张力仪
2.温度：45℃
3.原油：实验标准原油
4.水：地层水
5.驱油剂组成：主要成分(w％)：
12-3-12 25％
14-2-14 25％
16-4-16 25％
18-6-18 25％
结果如下表：驱油剂浓度(w％)原油/地层水之间界面张力mN/m 0.010 0.0072 0.030 0.0041 0.050 0.0018 0.100 0.00095 0.200 0.00046
实测条件4：
1.测试仪器：500型旋转滴界面张力仪
2.温度：45℃
3.原油：实验标准原油
4.水：地层水
5.驱油剂组成：主要成分(w％)：
14-3-14 20％
16-3-16 20％
18-3-18 10％
十六烷基三甲基溴化铵 50％
结果如下表：驱油剂浓度(w％)原油/地层水之间界面张力mN/m 0.030 0.0084 0.050 0.0045 0.100 0.0021 0.200 0.0015 0.300 0.0026
实测条件5：
1.测试仪器：500型旋转滴界面张力仪
2.温度：45℃
3.原油：实验标准原油
4.水：地层水
5.驱油剂组成：主要成分(w％)：
10-4-10 10％
12-4-12 20％
16-4-16 20％
壬基酚聚氧乙烯醚 50％
结果如下表：驱油剂浓度(w％)原油/地层水之间界面张力mN/m 0.030 0.0091 0.050 0.0063 0.100 0.0052 0.200 0.0043 0.300 0.0057
通过以上实测可以看出，本发明在极低的化学剂浓度下且在较宽的化学剂浓度范围内，均有优良的降低油/水界面张力的能力。