CN112143474A - 一种表面活性剂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种表面活性剂组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面活性剂组合物及其制备方法和应用。该表面活性剂组合物包括：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、β‑环糊精和水；相对于表面活性剂组合物，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β‑环糊精三者的总质量分数≤15wt％。本发明的表面活性剂组合物具有很高的表面活性，同时不会产生由阴离子、阳离子静电吸引作用导致的沉淀。

Description

一种表面活性剂组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田化学领域，更具体地，涉及一种表面活性剂组合物及其制备方法和应用。
背景技术
表面活性剂在化学驱提高采收率、乳化降粘、低渗透油藏增注和压裂酸化方面有广泛应用，这些领域要求表面活性剂的表面活性越高越好。表面活性剂活性的高低以表面张力数值进行表征，表面张力越低，活性越高。表面活性剂从组成上分为碳氢类表面活性剂、有机硅表面活性剂和氟碳表面活性剂，三者的表面活性高低顺序为含氟类﹥有机硅类﹥碳氢类。通常碳氢类表面活性剂的表面张力大于25mN/m，有机硅表面活性剂的表面张力范围为20～25mN/m，氟碳表面活性剂的表面张力小于20mN/m。虽然含氟表活剂和有机硅表活剂具有较高的表面活性，但基于环保、价格的考虑，市场上主要应用的是碳氢类表面活性剂。制备具有更高活性、价格更低的碳氢类表面活性剂体系一直是研究的重点，其中选用不同类型的表面活性剂进行复配以获得更高表面活性是较为实用的做法。常见的表活剂复配方法有阴离子表活剂与非离子表活剂复配、阴离子表活剂与两性离子表活剂复配、非离子表活剂与两性离子表活剂复配，很少有阴离子表活剂与阳离子表活剂复配使用的实例。虽然阴离子表活剂与阳离子表活剂复配也能显著提高表面活性，但是由于阴-阳离子间较强的静电吸引作用，两种表活剂在等摩尔或接近等摩尔比例复配时容易产生絮凝沉淀，限制了这种表面活性剂复配方式的应用。
发明内容
本发明的目的在于解决阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂在接近等摩尔比例复配时容易产生沉淀的问题，提供一种表面活性剂组合物，该组合物具有很高的表面活性，同时不会产生由阴离子、阳离子静电吸引作用导致的沉淀。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种表面活性剂组合物，该表面活性剂组合物包括：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、β-环糊精和水；相对于表面活性剂组合物的总重量，所述阴离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述β-环糊精的重量分数之和≤15wt％；所述阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精的摩尔比为0.5-1.5:0.5-1.5:0.2-2.0。
作为优选方案，相对于表面活性剂组合物的总重量，所述阴离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述β-环糊精的重量分数之和为5-15wt％。
根据本发明，所得表面活性剂组合物在进行使用时，可根据需要选择是否稀释，根据使用的用途及环境不同，所述表面活性剂组合物稀释的倍数也不相同，本领域技术人员可根据需要对稀释倍数进行选择。如用在低渗透油藏增注情况下，可选择将浓度为15wt％的表面活性剂组合物(即阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精三者的总质量分数≤15wt％)稀释100倍进行使用。
作为优选方案，所述阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精的摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2:0.5-1.5，进一步优选为0.9-1.1:0.9-1.1:0.9-1.1。当阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精三者的摩尔比接近1:1:1时，所述表面活性剂组合物具有更低的张力和更高的活性。
本发明中，作为优选方案，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、椰子油、棕榈酸甲酯磺酸钠和脂肪醇醚羧酸盐中的至少一种。作为优选方案，所述阳离子表面活性剂选自季铵盐型表面活性剂、胺盐型表面活性剂和氧化胺型表面活性剂中的至少一种。更优选地，所述季铵盐型表活剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
本发明的第二方面提供上述的表面活性剂组合物的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将第一种表面活性剂加入水中，加热至第一种表面活性剂完全溶解，然后加入β-环糊精，加热至β-环糊精完全溶解；
2)在搅拌条件下，将第二种表面活性剂加入步骤1)所得溶液中，得到所述表面活性剂组合物；
所述第一种表面活性剂和第二种表面活性剂不同且均选自阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。
作为优选方案，步骤1)中，所述加热的温度为70-80℃。
本发明的第三方面提供上述的表面活性剂组合物在低渗透油藏增注中的应用。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、β-环糊精和水复配的表面活性剂组合物，该表面活性剂组合物具有很高的表面活性，同时不会产生由阴离子、阳离子静电吸引作用导致的沉淀。用于低渗透油藏增注时，能够降低注入压力，增加注入量。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，所述的“吊片法”是指：液体表面张力测试的标准方法。
实施例1
本实施例提供一种表面活性剂组合物及其制备方法。
所述表面活性剂组合物的制备方法包括如下步骤：
1)将阳离子表面活性剂加入水中并将水的温度加热至70-80℃，至阳离子表面活性剂完全溶解，然后加入β-环糊精，至β-环糊精完全溶解；
2)加入阴离子表面活性剂，搅拌均匀后得到所述表面活性剂组合物。
该表面活性剂组合物中，相对于表面活性剂组合物的总质量，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精三者的总质量分数为5wt％，水的质量分数为95wt％。
各组分具体用量为：
100克表面活性剂组合物中含脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES，分子量390g/mol)1.09克，十二烷基三甲基氯化铵(分子量264g/mol)0.74克，β-环糊精(分子量1135g/mol)3.17克，余量为水。
把上述制备的表面活性剂组合物稀释成不同的浓度(此处的浓度是指相对于表面活性剂组合物，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵和β-环糊精三者的总质量分数)，在室温(25℃)下，选择吊片法用全自动表面张力仪测量不同浓度溶液的表面张力，同时分别测定相同浓度(即0.01％、0.03％、0.05％、0.1％及0.2％)的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基三甲基氯化铵溶液的表面张力，并与本实施例的表面活性剂组合物的表面张力进行对比。不同体系的表面张力数据结果见表1。
表1
浓度/％ 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2
表面活性剂组合物 28.06 26.91 26.33 26.18 26.21
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 46.32 35.17 33.14 33.08 33.08
十二烷基三甲基氯化铵 40.85 36.34 33.78 33.56 33.35
实施例2
本实施例提供一种表面活性剂组合物及其制备方法。
所述表面活性剂组合物的制备方法包括如下步骤：
1)将阳离子表面活性剂加入水中并将水的温度加热至70-80℃，至阳离子表面活性剂完全溶解，然后加入β-环糊精，至β-环糊精完全溶解；
2)加入阴离子表面活性剂，搅拌均匀后得到所述表面活性剂组合物。
该表面活性剂组合物中，相对于表面活性剂组合物的总质量，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精三者的总质量分数为10wt％，水的质量分数为90wt％。
各组分具体用量为：
100克表面活性剂组合物中含α-烯烃磺酸钠(AOS，分子量303g/mol)1.72克，十六烷基三甲基氯化铵(分子量320g/mol)1.82克，β-环糊精(分子量1135g/mol)6.46克，余量为水。
把上述制备的表面活性剂组合物稀释成不同的浓度(此处的浓度是指相对于表面活性剂组合物，α-烯烃磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵和β-环糊精三者的总质量分数)，在室温(25℃)下，选择吊片法用全自动表面张力仪测量不同浓度溶液的表面张力，同时分别测定相同浓度(即0.01％、0.03％、0.05％、0.1％及0.2％)的α-烯烃磺酸钠和十六烷基三甲基氯化铵溶液的表面张力，并与本实施例的表面活性剂组合物的表面张力进行对比。不同体系的表面张力数据结果见表2。
表2
浓度/％ 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2
表面活性剂组合物 27.87 26.7 26.22 25.73 25.82
α-烯烃磺酸钠 54.61 38.89 36.27 35.42 35.28
十六烷基三甲基氯化铵 41.3 38.0 35.2 34.8 34.7
实施例3
本实施例提供一种表面活性剂组合物及其制备方法。
所述表面活性剂组合物的制备方法包括如下步骤：
1)将阳离子表面活性剂加入水中并将水的温度加热至70-80℃，至阳离子表面活性剂完全溶解，然后加入β-环糊精，至β-环糊精完全溶解；
2)加入阴离子表面活性剂，搅拌均匀后得到所述表面活性剂组合物。
该表面活性剂组合物中，相对于表面活性剂组合物的总质量，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精三者的总质量分数为10wt％，水的质量分数为90wt％。
各组分具体用量为：
100克表面活性剂组合物中含十二烷基硫酸钠(阴离子表面活性剂)1.66克，十二烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂)1.78克，β-环糊精6.56克，余量为水。
把上述制备的表面活性剂组合物稀释成不同的浓度(此处的浓度是指相对于表面活性剂组合物，十二烷基硫酸钠(阴离子表面活性剂)、十二烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂)和β-环糊精三者的总质量分数)，在室温(25℃)下，选择吊片法用全自动表面张力仪测量不同浓度溶液的表面张力，同时分别测定相同浓度(即0.01％、0.03％、0.05％、0.1％及0.2％)的十二烷基硫酸钠(阴离子表面活性剂)和十二烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂)溶液的表面张力，并与本实施例的表面活性剂组合物的表面张力进行对比。不同体系的表面张力数据结果见表3。
表3
浓度/％ 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2
表面活性剂组合物 28.75 28.06 27.88 27.53 27.16
十二烷基硫酸钠 47.67 40.31 36.55 35.82 35.04
十二烷基三甲基溴化铵 42.15 35.74 32.48 32.40 32.55
实施例4
本实施例提供一种表面活性剂组合物及其制备方法。
与实施例1的不同之处在于，
各组分具体用量为：
100克表面活性剂组合物中含脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES，分子量390g/mol)0.87克，十二烷基三甲基氯化铵(分子量264g/mol)0.59克，β-环糊精(分子量1135g/mol)3.54克，余量为水。
把上述制备的表面活性剂组合物稀释成不同的浓度(此处的浓度是指相对于表面活性剂组合物，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵和β-环糊精三者的总质量分数)，在室温(25℃)下，选择吊片法用全自动表面张力仪测量不同浓度溶液的表面张力，同时分别测定相同浓度(即0.01％、0.03％、0.05％、0.1％及0.2％)的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基三甲基氯化铵溶液的表面张力，并与本实施例的表面活性剂组合物的表面张力进行对比。不同体系的表面张力数据结果见表4。
表4
Figure BDA0002112032240000071
Figure BDA0002112032240000081
实施例5
本实施例提供一种表面活性剂组合物及其制备方法。
与实施例1的不同之处在于，
各组分具体用量为：
100克表面活性剂组合物中含脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES，分子量390g/mol)1.46克，十二烷基三甲基氯化铵(分子量264g/mol)0.99克，β-环糊精(分子量1135g/mol)2.55克，余量为水。
把上述制备的表面活性剂组合物稀释成不同的浓度(此处的浓度是指相对于表面活性剂组合物，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基三甲基氯化铵和β-环糊精三者的总质量分数)，在室温(25℃)下，选择吊片法用全自动表面张力仪测量不同浓度溶液的表面张力，同时分别测定相同浓度(即0.01％、0.03％、0.05％、0.1％及0.2％)的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基三甲基氯化铵溶液的表面张力，并与本实施例的表面活性剂组合物的表面张力进行对比。不同体系的表面张力数据结果见表5。
表5
浓度/％ 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2
表面活性剂组合物 35.68 32.44 29.72 28.50 28.33
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 46.32 35.17 33.14 33.08 33.08
十二烷基三甲基氯化铵 40.85 36.34 33.78 33.56 33.35
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种表面活性剂组合物，其特征在于，该表面活性剂组合物包括：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、β-环糊精和水；相对于表面活性剂组合物的总重量，所述阴离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述β-环糊精的重量分数之和≤15wt％；所述阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精的摩尔比为0.5-1.5:0.5-1.5:0.2-2.0。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中，相对于表面活性剂组合物的总重量，所述阴离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述β-环糊精的重量分数之和为5-15wt％。
3.根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中，所述阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和β-环糊精的摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2:0.5-1.5。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的表面活性剂组合物，其中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、椰子油、棕榈酸甲酯磺酸钠和脂肪醇醚羧酸盐中的至少一种。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的表面活性剂组合物，其中，所述阳离子表面活性剂选自季铵盐型表面活性剂、胺盐型表面活性剂和氧化胺型表面活性剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的表面活性剂组合物，其中，所述季铵盐型表活剂选自十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
7.权利要求1-6中任意一项所述的表面活性剂组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
1)将第一种表面活性剂加入水中，加热至第一种表面活性剂完全溶解，然后加入β-环糊精，加热至β-环糊精完全溶解；
2)在搅拌条件下，将第二种表面活性剂加入步骤1)所得溶液中，得到所述表面活性剂组合物；
所述第一种表面活性剂和第二种表面活性剂不同且均选自阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述加热的温度为70-80℃。
9.权利要求1-6中任意一项所述的表面活性剂组合物在低渗透油藏增注中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述表面活性剂组合物作为压裂助排剂。
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