双十二醇聚氧乙烯醚甲基羧基甜菜碱的合成及性能

双十二烷基甲基甜菜碱(diC 12B)是一种优良的无碱驱油用表面活性剂,但由于亲油性太强,在水中的溶解性较差,并且在油砂表面具有较大的吸附量。本文试图在diC 12B分子中引入EO基团,以改善其性能。为此以溴代十二烷和三缩四乙二醇为原料合成了单分布的十二醇聚氧乙烯(4)醚,再经氯代并与一甲胺和氯乙酸锂反应,最终合成了双十二醇聚氧乙烯(4)醚甲基羧基甜菜碱(diC 12EO4B)。产物经核磁和质谱表征,证明与目标产物的分子结构相符。与diC 12B相比,diC 12EO4B在水中的溶解度显著增加,25℃时达到1.5×10-4mol/L,是diC 12B的3倍左右,45℃下在石英砂/水界面的饱和吸附量是diC 12B的70%左右。diC 12EO4B保留了diC 12B的高表面活性,如较低的临界胶束浓度,1.6×10-5mol/L;较高的降低表面张力的效能,γcmc=29.3 mN/m;在空气/水界面具有较大的饱和吸附量,6.5×10-10mol/cm2;和较小的分子截面积,0.26 nm2。diC 12EO4B具有优良的降低油/水界面张力的能力,45℃下单独能将大庆地层水/C7~9正构烷烃界面张力降至10-3mN/m数量级,将大庆原油/地层水的界面张力降至10-2mN/m数量级。通过与亲油性表面活性剂diC 12B以及C16B复配,能在0.062 5~5 mmol/L总浓度范围内将大庆原油/地层水的界面张力降至10-3mN/m数量级,无需加入任何碱或电解质。     

混合型烷醇酰胺组成对油/水动态界面张力的影响

为了探究混合型烷醇酰胺复杂组成对油/水界面张力的作用机制,采用GC-MS联用分析了混合型烷醇酰胺(GYD)的组成,并用自制的不同烷基链长醇酰胺(简记为C_nDEA,n=8,10,12,14,16)在大庆原油条件下研究了GYD组成对油/水界面张力的影响规律。结果表明,降低油/水界面张力能力强弱为C₁₄DEA> C₁₂DEA≈GYD> C₁₆DEA> C₁₀DEA> C₈DEA,C₁₄DEA、C₁₂DEA和GYD在一定浓度范围内能降低油/水界面张力至10^-3mN/m数量级;C_nDEA之间复配体系的界面活性取决于体系中各单分子结构烷醇酰胺相对含量,其中C₁₄DEA/C₁₂DEA相对含量是影响体系油/水界面活性的关键因素,当C₁₄DEA/C₁₂DEA复配比大于1时,体系达到超低界面张力浓度窗口更宽,界面动态特性更好;适量助剂(月桂酸和二乙醇胺)的加入对体系降低界面张力有一定的协同效应;GYD/C₁₄DEA复配体系随C₁₄DEA浓度增加,体系界面活性明显改善。     

十八烷基己基甲基羧基甜菜碱的合成及性能

以硬脂酸和己酸为原料合成了不对称双长链烷基羧基甜菜碱——十八烷基己基甲基羧基甜菜碱(C18+6B),测定了C18+6B的表面活性,并与总碳原子数相等的对称型双十二烷基甲基羧基甜菜碱(di C12B)进行比较,以了解表面活性剂分子结构对性能的影响。结果表明,C18+6B的表面活性与di C12B基本相当,但水溶性远好于di C12B。作为无碱驱油用表面活性剂,C18+6B对大庆原油来说HLB值略偏高,45℃下单独使用能将大庆原油/地层水界面张力降至10-2m N/m数量级,在大庆油砂上的饱和吸附量比di C12B低30%。C18+6B单独能将C7~C9正构烷烃/大庆地层水界面张力降至10-3m N/m数量级,而通过与亲油性更强的di C12B以及亲水性甜菜碱复配后,能将大庆原油/地层水界面张力降至10-3m N/m数量级,并能显著改善配方的水溶性。     

十八烷基己基甲基羧基甜菜碱的合成及性能

以硬脂酸和己酸为原料合成了不对称双长链烷基羧基甜菜碱——十八烷基己基甲基羧基甜菜碱(C18+6B),测定了C18+6B的表面活性,并与总碳原子数相等的对称型双十二烷基甲基羧基甜菜碱(diC12B)进行比较,以了解表面活性剂分子结构对性能的影响。结果表明,C18+6B的表面活性与diC12B基本相当,但水溶性远好于diC12B。作为无碱驱油用表面活性剂,C18+6B对大庆原油来说HLB值略偏高,45 ℃ 下单独使用能将大庆原油/地层水界面张力降至10-2mN/m数量级,在大庆油砂上的饱和吸附量比diC12B低30%。C18+6B单独能将C7~C9正构烷烃/大庆地层水界面张力降至10-3mN/m数量级,而通过与亲油性更强的diC12B以及亲水性甜菜碱复配后,能将大庆原油/地层水界面张力降至10-3mN/m数量级,并能显著改善配方的水溶性。     

超低界面张力重烷基苯磺酸盐复配驱油剂研究

研究了不同浓度的重烷基苯磺酸盐对长庆油田S区块的原油界面张力的影响,将重烷基苯磺酸盐与阴离子和甜菜碱表面活性剂复配,使油/水界面张力降至超低(10^(-3) mN/m数量级),并研究复配体系的乳化、自发乳化、耐温耐盐以及稳定性。结果表明,重烷基苯磺酸盐的复配体系具有优秀的降低界面张力的能力,尤其是与石油磺酸盐和椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱(CHSB),能够大幅提升界面张力性能,同时两种复配体系具有优异的耐温耐盐稳定性。     

超低界面张力石油磺酸盐复配驱油剂研究

通过室内实验研究了溶液质量分数、矿化度对石油磺酸盐溶液与大庆L区块原油的界面张力的影响,并将不同类型表面活性剂分别与石油磺酸盐复配,筛选出能够使油/水界面张力降至超低(10-3 mN/m数量级)的最优增效组合,以取代ASP复合驱中所加的碱.实验结果表明,在矿化度为6 000～10 000 mg/L,钙、镁离子质量浓度不超过20 mg/L时,石油磺酸盐表面活性剂有良好的抗盐性,可使油/水界面张力达到超低.在实验所选的不同类型表面活性剂中,石油磺酸盐与甜菜碱型表面活性剂复配起到明显的增效作用,特别是与椰油酰丙基磺基甜菜碱复配增效作用尤为显著,且两者复配的浓度范围较宽,油/水界面张力易达到超低.     

3-双(辛酰胺乙基)氨基-2-羟基-1-丙基磺酸钠表面活性剂的合成及性能

以正辛酸、二乙烯三胺、环氧氯丙烷和亚硫酸钠为主要原料合成了一种氨基磺酸盐型两性表面活性剂3-双(辛酰胺乙基)氨基-2-羟基-1-丙基磺酸钠(BHS),用红外光谱、质谱和核磁共振谱图确证了产物的结构。该表面活性剂水溶液性能测试结果表明:25℃时临界胶束浓度(cmc)为5.2×10^-4mol/L,最低水/空气界面张力(γ_cmc)低至24mN/m.加入0.1mol/L NaCl后,cmc减小至4.7×10^-4mol/L,γ_cmc降低至23.7mN/m.升高温度,cmc增加,γ_cmc下降。BHS的润湿性、乳化性能优于双辛酰胺乙基丙烷磺酸钠表面活性剂。     

C16格尔伯特醇聚氧烷烯醚硫酸盐的制备及其界面性能研究

用C₁₆格尔伯特醇经共聚加成环氧丙烷(PO)和环氧乙烷(EO),再经氨基磺酸硫酸化合成了一种支链烷基醇醚硫酸盐(C₁₆GA-PES)。这种新型阴-非复合型表面活性剂具有优良的水溶性、耐盐性和表面活性。45℃下溶于大庆地层水,单独即可将大庆轻质原油/地层水界面张力降至超低;对稍重质的大庆三类油层油,使用该表面活性剂与少量亲油性更强的表面活性剂混合,亦可将界面张力降至超低。这种新型结构表面活性剂吸附在油/水界面形成的单分子层具有从强亲油到弱亲油-弱亲水再到强亲水的过渡结构,而双烷基链又赋予单分子层较高的烷基链密度,从而增强了单分子层与油分子的相互作用,易于将原油/水界面张力降至超低。与相应的嵌段中间体相比,共聚所得非离子中间体黏度显著降低,便于管道输送并且有利于采用SO₃气体降膜式硫酸化工艺制备硫酸盐。     

不同腰果酚磺酸盐的合成及界面活性

以天然生物腰果酚为原料,经过磺化和中和两步反应合成了两种腰果酚磺酸盐表面活性剂.FT-IR光谱证实两种腰果酚磺酸盐的化学结构.采用滴体积表面张力仪和全自动旋滴界面张力仪测定了两种腰果酚磺酸盐水溶液的表面张力和油水界面张力,结果表明,两种生物质腰果酚磺酸盐具有良好的表面活性和界面活性,25℃时侧链不饱和的腰果酚磺酸盐和侧链饱和的腰果酚磺酸盐的临界胶束浓度分别为38.1mg/L和28.2mg/L,此浓度下的表面张力分别38.54mN/m和37.35mN/m;饱和腰果酚磺酸盐质量分数高于0.8%时,可将油水界面张力降低至10^-3mN/m,但不饱和腰果酚磺酸盐仅能将油水界面张力降低至10^-1mN/m.侧链饱和的腰果酚磺酸盐的表面活性和界面活性均优于侧链不饱和的腰果酚磺酸盐.     

琥珀酸酯磺酸盐物化特性及其与甜菜碱复配体系界面性能（英文）

为满足低渗油藏注低矿化水开采原油的需要，研究了系列琥珀酸异酯磺酸盐表面活性剂(C₁₂EO₆-C_nMS,n=10,12,14和16)的泡沫特性以及溶液的表/界面活性，并研究了C₁₂EO₆-C_nMS与甜菜碱表面活性剂混合物的界面性能，得到了表面活性剂体系的最小烷烃碳数(N_min)。实验结果表明，C₁₂EO₆-C_nMS表面活性剂具有低泡性。C₁₂EO₆-C_nMS表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)随着其脂肪醇碳链长度的增加而减小。同时，无机盐的加入使得C₁₂EO₆-C_nMS表面活性剂的cmc进一步降低，并且其降低程度随着无机盐浓度的增加而增大。脂肪醇碳链长度为10的C₁₂EO₆-C₁₀     

A New Series of Double-Chain Single-Head Sulfobetaine Surfactants Derived from 1,3-Dialkyl Glyceryl Ether for Reducing Crude Oil/Water Interfacial Tension

A new series of sulfobetaine surfactants with double-chain single-head structure were derived from 1,3-dialkyl glyceryl ethers and their performances in reducing Daqing crude oil/connate water interfacial tension (IFT) in the absence of alkali were studied. With a large hydrophilic head group and double hydrophobic chains, these surfactants are efficient at reducing crude oil/connate water IFT. Those with didecyl and dioctyl are good hydrophobic surfactants that can reduce Daqing crude oil/connate water to ultra-low IFT by mixing with a small molar fraction of various conventional single-chain hydrophilic surfactants, such as α-olefin sulfonates, dodecyl polyoxyethylene (10) ether, and cetyl dimethyl hydroxypropyl sulfobetaine. The asymmetric double-chain sulfobetaine derived from 1-decyl-3-hexyl glyceryl ether can reduce Daqing crude oil/connate water IFT to ultra-low solely over a wide concentration range (0.03–10 mM or 0.0017–0.58 wt.%), which allows for use of an individual surfactant instead of mixed surfactants to avoid chromatographic separation in the reservoir. In addition, formulations rich in sulfobetaine surfactants show low adsorption on sandstone, keeping the negatively charged solid surface water-wet, and forming crude oil-in-water emulsions. These new sulfobetaine surfactants are, therefore, good candidates for surfactant-polymer flooding free of alkali.     

Effects of Polyether Surfactants on Dynamic Interfacial Tension of Betaine Solutions against Crude Oil

The dynamic interfacial tension (IFT) of betaine and betaine/polyether‐nonionic surfactant‐mixed systems against hydrocarbons, kerosene, and crude oil–water was studied using a spinning‐drop tensiometer. The influence of average molecular weight of polyether‐nonionic surfactants on IFT of mixed solutions was investigated. On the basis of the experimental results, one can find that it is difficult to reach the ultralow IFT value for betaine solution against hydrocarbon and kerosene because of the mismatch between the hydrophobic and hydrophilic groups. After purification, kerosene still contains a small amount of carboxyl groups, which can exert a synergistic effect on surfactants resulting in a lower IFT. The IFT of betaine and mixtures against Daqing crude oil can reach an ultralow value because of the mixed adsorption of surfactant and petroleum soap molecules. For mixed solutions, with the increasing concentration of added polyether, the decrease of petroleum soaps at the oil–water interface results in the destruction of synergistic effects.     

棕榈酰基蛋氨酸表面活性剂的合成与性能

以天然产物棕榈酸和蛋氨酸为原料，通过酰氯化反应和酰胺化反应两步法合成棕榈酰基蛋氨酸表面活性剂（PMS），探究反应温度、反应时间、反应物摩尔比、反应介质体积比等因素对酰胺化反应的影响；通过傅里叶红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）和质谱对产物的结构进行表征；研究产物的表面性能和复配体系的性能。实验结果表明：酰胺化反应最佳反应温度为30℃、n(棕榈酰氯)∶n(蛋氨酸)=1∶1.2、V(水)∶V(丙酮)=1∶2、反应时间为2.5h，在此条件下，得到产物产率89.0%；表征的结果为目标产物；合成产物临界胶束浓度为 1.2×10^-4mol/L，表面张力为29.59mN/m；对苯等有机溶剂的乳化作用明显优于月桂酰基谷氨酸（LAS）；PMS与椰油丙基甜菜碱（CPBS）摩尔比为4∶6时复配体系表面活性最佳，临界胶束浓度达到9.5×10^-5mol/L，复配体系表面张力为28.1mN/m。     

酰胺键为间隔基的吡啶双子表面活性剂合成及性能

以乙二胺、1-溴代烷、氯乙酰氯和吡啶为原料,经卤代、酰胺化和季铵化反应合成了系列酰胺键为间隔基的吡啶双子表面活性剂。目标产物合成条件:超声波(40kHz,100W)辅助反应,反应温度60℃,反应时间5h。用 FTIR、¹H NMR、¹³C NMR对目标产物进行了结构表征,对目标产物的临界胶束浓度(cmc)、乳化性、泡沫稳定性和杀菌性能进行了考察。实验结果表明,该系列产物的临界胶束浓度cmc 为1.4×10^-2～2.3×10^-5mol/L,具有较好的乳化性和稳泡性。在浓度为100mg/L时,烷基链碳原子数为8的表面活性剂对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌效果最好。     

一种新型芳基烷基磺酸盐的制备与性能评价

以α-C₁₆H₃₂, SO₃和二甲苯为原料, 经磺化、烷基化和中和反应合成了二甲苯基十六烷基磺酸钠。采用红外和质谱等手段对产物结构进行了表征, 并对产品的表/界面活性和泡沫性能进行了评价。红外、质谱等表征结果表明合成产物为二甲苯基十六烷基磺酸钠。产物的临界胶束浓度为0.006mol/L;所配制的弱碱三元复合体系与大庆采油四厂原油的界面张力最低可达3×10^-5mN/m;90天稳定性实验结果表明, 由二甲苯基十六烷基磺酸钠配制的弱碱三元体系具有良好的界面张力稳定性;其在矿化度为150mg/L的硬水中的起泡性和稳泡性均优于蒸馏水。     

新型磺酸基Gemini表面活性剂的合成及其在油气井中的应用性能

以油酸酰胺丙基叔胺、3-氯-2-羟基丙磺酸钠和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步反应合成了一种甜菜碱双子表面活性剂B18-4-18,通过傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振波谱仪对合成产物进行了结构表征,用表面张力仪测定不同浓度下的双子表面活性剂（B18-4-18）的表面张力,用携液率装置测定了其在清水中、矿化水中、凝析油溶液中、甲醇溶液中的携液率,用罗氏泡高仪测定不同类型表面活性剂的泡沫高度。结果表明：合成产物与预期目标产物结构一致,在25℃时,B18-4-18的临界胶束浓度CMC为5.0×10^-6mol/L,相应的表面张力γ_cmc为31.67mN/m;质量分数为0.5%的B18-4-18在清水、矿化水、凝析油溶液、甲醇溶液中的最高携液率分别可以达到90%、87%、78%、87%;对比不同的表面活性剂的泡沫性能,优选出在泡沫酸中使用最佳的起泡剂为B18-4-18。