CN104277812A - 三次采油表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三次采油表面活性剂及其制备方法，主要解决现有技术中含表面活性剂的在高温高盐条件下驱油效率低的问题。本发明通过采用一种三次采油表面活性剂其名称为3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-（聚氧乙烯醚）丙磺酸盐，结构如式（I）所示，其中M为碱金属、碱土金属中任意一种，其中M为碱金属、碱土金属中任意一种，n为式（I）中M与SO3基团的摩尔比，当M为碱金属时n为1，当M为碱土金属时n为0.5，R为C4～C20的烃基，x＝1～10，y＝1～20的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田的三次采油生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种三次采油表面活性剂及其制备方法。
背景技术
三次采油是利用物理、化学和生物等手段，继续开采地下剩余的石油，以此提高原油采收率的方法。在石油开采中应用表面活性剂采油的研究起始于二十世纪三十年代初，发展至今，已经在油田是提高采收率的一个重要手段，在理论和实践上都有了很大的进展。目前，基本形成了以下几种注入体系：活性水驱，泡沫驱油，低界面张力体系驱油等。在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油膜被圈闭在油藏岩石的孔隙中，作用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力，如果选用合适的表面活性剂体系，降低油水间的界面张力，使储油层油水间的界面张力从20～30mN/m降至较低或超低值(10-3～10-4mN/m)，便能减少使剩余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而大幅提高驱油效率。采油表面活性剂应用的最多的还是石油磺酸盐，重烷基苯磺酸盐等炼油副产物改性的表面活性剂，这类表面活性剂的特点是取材广泛、价格低廉，但是，这类表面活性剂不能适用于高温、高盐的油田区块。在同一个分子中引入多个活性官能团的新型表面活性剂，可大大提高表面活性，而且可能会产生协同作用，增加抗盐性。
专利U.S. Pat. No.4436672A用烷基醇与缩水甘油反应得到烷基醇聚缩水甘油醚，然后进行磺化，得到一种阴-非离子表面活性剂；专利U.S.Pat.No.2011015111A1以α烯烃与1,3-二氯-2-丙醇反应生成含有氯代基的醚，然后进行磺化反应，得到一种新型的含有两个磺基的阴离子表面活性剂。专利U.S. Pat. No.4466891A提供了一种烷基酚聚氧乙烯醚丙磺酸盐，水溶性和抗盐性有所提高。
但是，现有的表面活性剂在高盐高温油层的驱油效率有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中表面活性剂存在高温、高盐条件下驱油效率低的问题，提供一种新的三次采油表面活性剂，该表面活性剂具有在高温、高盐条件下驱油效率高的特点。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的三次采油表面活性剂的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是技术问题之一所述表面活性剂在油田驱油中的应用。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种三次采油表面活性剂，其名称为3-（烃基酚聚氧乙烯醚）-2-（聚氧乙烯醚）丙磺酸盐，如式（I）所示：
(I)，
其中M选自碱金属、碱土金属中任意一种， n为式（I）中M与SO3基团的摩尔比，当M为碱金属时n为1，当M为碱土金属时n为0.5，R为C4-C20的烃基，x=1-10、y=1-20。
上述技术方案中，优选x=2～6和y=4～10。所述烃基优选为C7~C10烷烃。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：上述技术问题之一所述的三次采油表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
a）在碱性催化剂作用下，烃基酚与所需量环氧丙烷在反应温度为85～180℃，压力为0～1MPa（表压），反应1～10小时，得到烃基酚聚氧乙烯醚；
b）将步骤a)所得烃基酚聚氧丙烯醚溶解到C6~C8芳烃中，加入碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物中的至少一种碱，所述烃基酚聚氧丙烯醚与所述碱的摩尔比为1:（1～3），在30～60℃下碱化0.5～3小时，加入3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐，其中所述烃基酚聚氧丙烯醚与3-氯-2-羟基丙磺酸碱金属盐的摩尔比为1:（1～4），搅拌下反应温度为30~80℃，反应时间为6～18小时得到3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-羟基丙磺酸盐；
c）将步骤b）所得3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-羟基丙磺酸盐，在碱性催化剂作用下，与所需量环氧乙烷在反应温度为85～160℃，压力为0～1MPa（表压），反应1～10小时，得到所述3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-（聚氧乙烯醚）丙磺酸盐。
上述技术方案中，步骤a）和步骤c)所述碱性催化剂优选碱金属氢氧化物、碱土金属的氢氧化物或碱土金属的氧化物中的至少一种，更优选氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。步骤a）和/或步骤c)所述反应温度优选为120～140℃，反应压力优选为0~0.4MPa，反应时间优选为6～8小时。步骤b）所述烃基酚聚氧丙烯醚与3-氯-2-羟基丙磺酸碱金属盐的摩尔比优选为1:（1～2），反应时间优选为6～10小时。
为解决本发明技术问题之三本发明采用的技术方案如下：上述技术问题之一所述表面活性剂在油田三次采油中的应用。
上述技术方案中，所述应用的具体方法可以为将以重量份数计包括本发明技术问题之一所述表面活性剂1份与水100~2000份的驱油剂注入含油地层。其中采用的水可以是去离子水、河水、地下水、海水，优选为总矿化度范围为10000-50000mg/L、Ca2++Mg2+为0-1000mg/L的水，出于施工方便、节约水资源等方面的考虑，更优选为油田注入水，例如本发明实施例采用的***M15块注入水。为了增加驱油效果，本发明驱油剂中还可以包括本领域常用的小分子醇类、DMSO、二乙醇胺、CTAC等。
本发明的技术关键在于表面活性剂采用了新型的阴-非离子表面活性剂，其中的丙磺酸盐基团位于两个氧乙烯链段中间，与现有技术中仅与一个氧乙烯链段相接的阴-非离子表面活性剂相比，本发明采用的表面活性剂大大提高了抗盐、抗钙镁能力，因而可用于高矿化度、较高温度的油层驱油，具有很高的理论意义，并且具有广泛的应用前景及实际意义。
本发明表面活性剂在温度为80℃、矿化度大于40000mg/L，Ca2+、Mg2+浓度为0-1000mg/L的条件下仍可以与原油形成10-3mN/m数量级的超低界面张力，从而驱动原油，提高采收率10%以上，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
1.表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（2）醚。
b）将步骤a)所得壬基酚聚氧丙烯醚（2）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入250 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.61mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（2））-2-羟基丙磺酸盐（0.39mol）。
c)将步骤b)合成的3-（壬基酚聚氧丙烯醚（2））-2-羟基丙磺酸盐，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入2克氢氧化钠和20克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1.58 mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（2））-2-（聚氧乙烯醚（4））丙磺酸盐（0.39mol）。
2.表面活性剂性能评价
驱油剂配制:
将上述表面活性剂1重量份与***M15块注入水500重量份混合得到的透明驱油剂用于界面张力评价和驱油实验。其中本发明所有实施例和比较例中所用***M15块注入水的组成见表1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2。
a)界面张力评价
采用美国德克萨斯大学生产TX-500C旋转滴界面张力仪，在80℃下，转速为4500转/分条件下，测定上述驱油剂与***M15块采出的脱水原油之间的界面张力结果见表3。
b)驱油实验评价
按照SY/T6424-2000复合驱油体系性能测试方法中的复合驱油体系物理模拟驱油效果测试，在80℃下，长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为1.5 m2的岩心上进行模拟驱油实验。先用***M15块注入水进行水驱至含水98%，水驱结束后，转注0.3pv（岩心孔隙体积）上述驱油剂，然后水驱至含水98%，提高原油采收率结果见表4。
【实施例2】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入0.5mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得130克壬基酚聚氧丙烯（1）醚。
b）将步骤a）所得0.5mol壬基酚聚氧丙烯醚（1）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入250 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.6mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（1））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol。
c)将步骤b)合成3-（壬基酚聚氧丙烯醚（1））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和1.5克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.68mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（1））-2-（聚氧乙烯醚（7））丙磺酸盐0.37mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例3】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.0mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（4）醚。
b）将步骤a）所得0.49mol壬基酚聚氧丙烯醚（4）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入250 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.59mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol。
c)将步骤b)合成3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和1.5克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1.52mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-（聚氧乙烯醚（4））丙磺酸盐0.36mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例4】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1.5mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（3）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol 壬基酚聚氧丙烯醚（3）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入250 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（3））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol。
c)将步骤b)合成3-（壬基酚聚氧丙烯醚（3））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入2克氢氧化钠和20克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.28mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（3））-2-（聚氧乙烯醚（6））丙磺酸盐0.37mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例5】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.0mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（4）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol壬基酚聚氧丙烯醚（4）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入500 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-羟基丙磺酸盐0.39mol。
c)将步骤b)合成3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-羟基丙磺酸盐0.39mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入2克氢氧化钠和20克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入3.14mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-（聚氧乙烯醚（8））丙磺酸盐0.38mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例6】
1. 表面活性剂制备
使用实施例5合成的表面活性剂，所不同的是配制浓度。
2.驱油剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例7】
1. 表面活性剂制备
使用实施例5合成的表面活性剂，所不同的是配制浓度。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例8】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入0.5mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行丙氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（1）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol壬基酚聚氧丙烯醚（1）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入250 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（1））-2-羟基丙磺酸盐0.39mol。
c)将步骤b)合成3-（壬基酚聚氧丙烯醚（1））-2-羟基丙磺酸盐0.39mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入7.8mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（壬基酚聚氧丙烯醚（1））-2-（聚氧乙烯醚（20））丙磺酸盐0.38mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例9】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol辛基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.0mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol辛基酚聚氧乙烯（4）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol辛基酚聚氧丙烯醚（4）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入300 毫升苯和38克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（辛基酚聚氧丙烯醚（4））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol。
c)将步骤b)合成3-（壬基酚聚氧丙烯醚（4））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1.52mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（辛基酚聚氧丙烯醚（4））-2-（聚氧乙烯醚（4））丙磺酸盐0.38mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例10】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol克辛基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入0.51mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.5mol辛基酚聚氧丙烯（1）醚。
b）将步骤a)所得0.5mol辛基酚聚氧丙烯醚（8）加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入250 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.6mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（辛基酚聚氧丙烯醚（1））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol。
c)将步骤b)合成3-（辛基酚聚氧丙烯醚（1））-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1.9mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（辛基酚聚氧丙烯醚（1））-2-（聚氧乙烯醚（5））丙磺酸盐0.38mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例11】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol戊基酚和1克氢氧化钠和10克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入5.0mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.5mol戊基酚聚氧丙烯（10）醚。
b）将步骤a)所得0.5mol戊基酚聚氧丙烯（10）醚加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入500毫升苯溶剂和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.6mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加过量的稀盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到0.36mol 3-（戊基酚聚氧丙烯（10）醚）-2-羟基丙磺酸盐。
c)将步骤b)合成的3-（戊基酚聚氧丙烯（10）醚）-2-羟基丙磺酸盐0.35mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入4.2mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（戊基酚聚氧丙烯（10）醚）-2-（聚氧乙烯（12）醚）丙磺酸盐0.35mol。
2. 表面活性剂性能评价
除了驱油剂组成不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例12】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol十二烷基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.0mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.5mol十二烷基酚聚氧丙烯（4）醚。
b）将步骤a)所得0.5mol十二烷基酚聚氧丙烯（4）醚加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入400 毫升苯溶剂和30克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.6mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（十二烷基酚聚氧丙烯（4）醚）-2-羟基丙磺酸盐0.36mol。
c)将步骤b)合成3-（十二烷基酚聚氧丙烯（4）醚）-2-羟基丙磺酸钠0.36mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入3.6mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-(十二烷基酚聚氧丙烯（4）醚)-2-（聚氧乙烯（10）醚）磺酸盐0.36mol。
2. 表面活性剂性能评价
性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【实施例13】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol十六烷基酚和2克氢氧化钠和20克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.0mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol十六烷基酚聚氧丙烯（4）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol十六烷基酚聚氧丙烯（4）醚加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入400 毫升苯溶剂和26克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（十六烷基酚聚氧丙烯（4）醚）-2-羟基丙磺酸盐0.36mol。
c)将步骤b)合成3-（十六烷基酚聚氧丙烯（4）醚）-2-羟基丙磺酸盐0.36mol，加入到装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中，加入1克氢氧化钠和10克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，用氮气吹扫4次，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入2.9mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得到3-（十六烷基酚聚氧丙烯（4）醚）-2-（聚氧乙烯（8）醚）丙磺酸盐0.35mol。
2. 表面活性剂性能评价
驱油剂配制:
将上述步骤c)合成的表面活性剂1重量份、二甲亚砜（DMSO）0.5重量份和***M15块注入水500重量份混合搅拌1小时，得到一种均匀透明的驱油剂。其它性能评价方法同实施例1。为便于比较将驱油剂的组成列于表2，将评价结果列于表3和表4。
【比较例1】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入3.0mol环氧乙烷，控制压力≤0.40MPa进行反应4小时，然后通入1.5mol环氧丙烷，继续反应4小时；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）醚加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入500 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）醚）-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，结构如下：
2. 表面活性剂性能评价
将上述合成的3-（壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）醚）-2-羟基丙磺酸盐1重量份和***M15块注入水500重量份混合搅拌1小时，得到驱油剂溶液。
a)界面张力评价
采用美国德克萨斯大学生产TX-500C旋转滴界面张力仪，在80℃下，转速为4500转/分条件下，测定上述驱油剂与***M15块采出的脱水原油之间的界面张力结果见表5。
b)驱油实验评价
按照SY/T6424-2000复合驱油体系性能测试方法中的复合驱油体系物理模拟驱油效果测试，在80℃下，长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为1.5 m2的岩心上进行模拟驱油实验。先用***M15块注入水进行水驱至含水98%，水驱结束后，转注0.3pv（岩心孔隙体积）上述驱油剂，然后水驱至含水98%，提高原油采收率结果见表5。
【比较例2】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入1.5mol环氧丙烷，控制压力≤0.40MPa反应4小时，得到壬基酚聚氧丙烯（3）醚，然后通入3.0mol环氧乙烷，继续反应4小时；反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（3）聚氧乙烯（6）醚。
b）将步骤a)所得0.49mol壬基酚聚氧丙烯（3）聚氧乙烯（6）醚加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入500 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧丙烯（3）聚氧乙烯（6）醚）-2-羟基丙磺酸盐0.38mol，结构如下：
2. 表面活性剂性能评价
将上述表面活性剂1重量份和***M15块注入水500重量份混合搅拌1小时，得到一种均匀透明的驱油剂。其它同比较例1，为便于比较将结果列于表5。
【比较例3】
1. 表面活性剂制备
a）向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入0.5mol壬基酚和1.5克氢氧化钠和15克水，边通氮气边加热至85℃时，搅拌反应1小时。开启真空***，在90℃温度下，抽真空脱水1小时，然后用氮气吹扫4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入由3.0mol环氧乙烷和1.5mol环氧丙烷组成的混合物，控制压力≤0.40MPa反应6小时。反应结束后，用氮气吹扫体系，冷却后用冰醋酸中和，得0.49mol壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）共聚醚。
b）将步骤a)所得0.49mol壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）共聚醚加入到装有搅拌装置、冷凝回流装置和分水装置的反应器中，加入500 毫升苯和40克氢氧化钠，在60℃下碱化2小时，加入0.58mol 3-氯-2-羟基丙磺酸钠，在回流状态下，反应8小时。反应结束后，滴加浓度为6M的盐酸将体系的pH调到2，用乙酸乙酯萃取，油相蒸除溶剂后，用氢氧化钠溶液中和，然后在体积比丙酮:乙醇:水为2:1:1的混合溶剂中重结晶得到3-（壬基酚聚氧乙烯（6）聚氧丙烯（3）共聚醚）-2-羟基丙磺酸盐0.38mol：
2. 表面活性剂性能评价
将上述表面活性剂1重量份和***M15块注入水500重量份混合搅拌1小时，得到一种均匀透明的驱油剂。其它同比较例1，为便于比较将结果列于表5。
表1 ***M15块注入水
| 项目 | Na++K+ | Mg2+ | Ca2+ | Cl- | SO4 2- | TDS |
| mg/L | 6833 | 55 | 310 | 34430 | 538 | 42166 |
表2 实施例1-14驱油剂组成
表3 实施例1-14驱油剂界面张力性能
| 实施例 | 界面张力（mN/m） |
| 1 | 0.0038 |
| 2 | 0.0049 |
| 3 | 0.0031 |
| 4 | 0.0021 |
| 5 | 0.0018 |
| 6 | 0.0001 |
| 7 | 0.012 |
| 8 | 0.0083 |
| 9 | 0.0035 |
| 10 | 0.0077 |
| 11 | 0.0071 |
| 12 | 0.0064 |
| 13 | 0.0085 |
表4 实施例1-14驱油实验结果
| 实施例 | 提高采收率% |
| 1 | 6.8 |
| 2 | 5.3 |
| 3 | 7.8 |
| 4 | 8.7 |
| 5 | 9.5 |
| 6 | 12.3 |
| 7 | 4.5 |
| 8 | 5.1 |
| 9 | 7.5 |
| 10 | 5.5 |
| 11 | 4.8 |
| 12 | 5.3 |
| 13 | 4.8 |
表5 比较例1-3性能测试结果
| 比较例 | 界面张力（mN/m） | 提高采收率% |
| 1 | 0.0092 | 4.4 |
| 2 | 0.013 | 3.5 |
| 3 | 0.021 | 2.6 |
Claims (10)
1.一种三次采油表面活性剂，其名称为3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-（聚氧乙烯醚）丙磺酸盐，结构如式（I）所示：
（I）
其中M为碱金属、碱土金属中任意一种， n为式（I）中M与SO3基团的摩尔比，当M为碱金属时n为1，当M为碱土金属时n为0.5，R为C4～C20的烃基，x＝1～10，y＝1～20。
2.根据权利要求1所述的三次采油表面活性剂，其特征在于x=2～6，y=4～10。
3.根据权利要求2所述的三次采油表面活性剂，其特征在于所述烃基为C7~C10烷烃。
4.权利要求1所述的三次采油表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
a）在碱性催化剂作用下，烃基酚与所需量环氧丙烷在反应温度为85～180℃，压力为0～1MPa（表压），反应1～10小时，得到烃基酚聚氧丙烯醚；
b）将步骤a)所得烃基酚聚氧丙烯醚溶解到C6~C8芳烃中，加入碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物中的至少一种碱，所述烃基酚聚氧丙烯醚与所述碱的摩尔比为1:(1～3)，在30～60℃下碱化0.5～3小时，加入3-氯-2-羟基丙磺酸的碱金属盐，其中所述烃基酚聚氧丙烯醚与3-氯-2-羟基丙磺酸碱金属盐的摩尔比为1:(1～4)，搅拌下反应温度为30~80℃，反应时间为6～18小时得到3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-羟基丙磺酸盐；
c）将步骤b）所得3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-羟基丙磺酸盐，在碱性催化剂作用下，与所需量环氧乙烷在反应温度为85～160℃，压力为0～1MPa（表压），反应1～10小时，得到所述3-（烃基酚聚氧丙烯醚）-2-（聚氧乙烯醚）丙磺酸盐。
5.根据权利要求4所述的三次采油表面活性剂的制备方法，其特征是步骤a）和步骤c)所述碱性催化剂为碱金属氢氧化物、碱土金属的氢氧化物或碱土金属的氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的三次采油表面活性剂的制备方法，其特征是所述碱性催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的三次采油表面活性剂的制备方法，其特征是步骤a）和/或步骤c)所述反应温度为120～140℃，反应压力为0~0.4MPa反应时间为6～8小时。
8.根据权利要求4所述的三次采油表面活性剂的制备方法，其特征是步骤b）所述烃基酚聚氧丙烯醚与3-氯-2-羟基丙磺酸碱金属盐的摩尔比为1:（1～2），所述反应时间为6～10小时。
9.权利要求1所述表面活性剂在油田驱油中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征是应用方法为将以重量份数计包括所述表面活性剂1份与水100~2000份的驱油剂注入含油地层。
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