一种氨基酸型两性/阴离子表面活性剂驱油体系及其制备方法与应用

本发明属于油田采油，具体涉及一种氨基酸型两性/阴离子表面活性剂驱油体系及其制备方法与应用。

背景技术：

1、能源需求量不断攀升，三次采油的重要性不言而喻。表面活性剂驱即属于三次采油中的一种开采方法。在表面活性剂驱油的报道中，复配两种不同带电性的表面活性剂拥有较好的协同作用和驱油机理。在阴离子/阳离子表面活性剂，两性离子/阴离子表面活性剂，两性离子/阳离子表面活性剂复配体系的研究中，两性离子/阴离子表面活性剂复配体系的应用效果更好，其优越的效果主要表现在较低的吸附损失和在界面上较好的协同作用。在两性离子表面活性剂的选取中，大多数的研究都和甜菜碱相关，极少的研究选择了氨基酸型表面活性剂，但氨基酸型表面活性剂拥有着与甜菜碱类似的结构，在已报道的氨基酸表面活性剂驱油中，这种绿色环保的表面活性剂拥有着较好的驱油效果。

2、氨基酸型表面活性剂是一种原料充足，易于合成的一类表面活性剂。但由于氨基酸型表面活性剂中氨基带正电的能力较弱，而羧基带负电的能力较强，所以该类表面活性剂常常在地层水环境(ph＝6-8)中带有负电性。而阴离子型表面活性剂耐温耐盐性能较差，单独使用氨基酸型表面活性剂的乳化性能和降低界面张力的能力又较差，所以氨基酸型表面活性剂常被用于一种发泡剂应用于石油领域。在近几年的报道中，陆续的有一些学者合成出了氨基酸型双子表面活性剂，该类表面活性剂拥有着较高的界面活性和乳化性能，但极少的研究报道了氨基酸型表面活性剂和阴离子型表面活性剂复配驱油效果。这是由于氨基酸型表面活性剂的等电点过低，在地层条件下只显现出带负电的性质，与阴离子型表面活性剂存在拮抗作用所导致。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种氨基酸型两性表面活性剂。

2、本发明所提供的氨基酸型两性表面活性剂的等电点在地层水(ph＝6-8)附近，在地层水环境中(ph＝6-8)显著地带有两种电性。

3、本发明所提供的氨基酸型两性表面活性剂，通过将式i所示化合物或其盐与脂肪胺发生酰胺化反应制得，

4、

5、式i中，n＝8-18，

6、在本发明的实施方案中，式i所示化合物为月桂酰谷氨酸或其盐；

7、所述脂肪胺可选自：三亚乙基四胺、乙二胺中至少一种。

8、具体地，上述氨基酸型两性表面活性剂通过包括如下步骤的方法制备得到：

9、1)将月桂酰谷氨酸钠加入水中超声分散，随后加入过量的脂肪胺及催化剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺，将所得溶液再次超声分散；

10、2)将配制好的溶液进行反应环境的调整，将溶液的整体酸碱度调至弱酸性ph＝4-5；

11、3)将溶液在搅拌下反应，反应温度在前5个小时设置为常温，随后进行升温，继续搅拌，得到改性后的月桂酰谷氨酸钠；

12、4)将产物所在溶液低温静置，取出上层清液并进行离心，将离心得到的固体倒入下浊液(下浊液指分离出上层清液后的液体)中；

13、5)将处理后的下浊液置于冰箱中透析，将透析结束的液体蒸发至溶液的体积蒸去大部分后取出，冷冻干燥，得到最终产物tfda。

14、上述方法步骤1)中，所述脂肪胺可选自：三亚乙基四胺、乙二胺中至少一种；

15、所得溶液中，月桂酰谷氨酸钠的摩尔浓度可为0.01-0.02mol/l，分散在水溶液中的氨基酸大概为0.004-0.008mol/l；

16、脂肪胺的摩尔浓度约为0.6-0.8mol/l；

17、所述催化剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺的质量比为2:1；

18、所述催化剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺加量为0.01-0.03mol/l；

19、上述方法步骤2)中，用于调整ph的酸分别是硫酸和盐酸，先加入硫酸，其余用盐酸调节ph；

20、月桂酰谷氨酸钠与硫酸的摩尔比为10：83；

21、上述方法步骤3)中，在5h的常温反应后将温度升至50℃，随后继续搅拌43h；

22、所述搅拌的速率均为400-600转/分。

23、上述方法步骤4)中，所述低温静置的温度可为0℃，时间可为5-10h，具体可为5h；

24、离心的转速为8000转/分，离心时间为8分钟；

25、上述方法步骤5)中，透析的时间大于等于1天，透析的温度为0℃。

26、本发明的目的之二在于提供一种氨基酸型两性/阴离子表面活性剂复配体系。

27、本发明所提供的氨基酸型两性/阴离子表面活性剂复配体系，由上述氨基酸型两性表面活性剂和十二烷基苯磺酸钠组成，其中，氨基酸型两性表面活性剂与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为1:1；

28、所述氨基酸型两性表面活性剂具体可为氨基酸型两性表面活性剂tfda。

29、本发明通过脱水缩合反应，将脂肪胺(三亚乙基四胺、乙二胺等)接枝到月桂酰谷氨酸钠的支链上。由于月桂酰谷氨酸钠主链上的羧基没有参与反应，得到的产物tfda仍然拥有一个羧基基团。其中，tfda的结构由产物的质谱，核磁共振氢谱、碳谱和产物的zeta电位共同表征。(图1核磁共振c谱，图2，核磁共振氢谱，图3，不同ph下的zeta电位，图4，质谱，由于tfda在偏碱性或中性的环境下才能较好的溶解于水和重水中，tfda尾链的羧酸根在碱性环境下部分被质子化，所以质谱中出现了两个产物峰)其中，有文献报道了月桂酰谷氨酸钠在不同ph下两个羧基质子化程度不同，经核磁共振谱图和其他文献支撑表明了主链上的羧基不参与反应。实验证明，在ph＝6-8的环境中，接枝四个氨基时氨基酸型表面活性剂所带正电与电离所带负电的带电量最为相近，此时的氨基酸型两性表面活性剂可以实现在地层水条件下与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠在油水界面处最好的协同效果(在界面上的混合吸附和竞争吸附)。

30、本发明的目的之二在于提供上述氨基酸两性/阴离子表面活性剂作为稳定剂用于稳定乳液。

31、本发明还提供一种具有ph响应性能的稳定的水包油型乳状液。

32、本发明所提供的具有ph响应性能的稳定的水包油型乳状液，通过包括如下步骤的方法制备得到：

33、将上述表面活性剂复配体系分散于nacl盐水溶液并将配制的表面活性剂盐水溶液的ph值调整至6-8间，得到表面活性剂盐水溶液；将上述配置好的表面活性剂溶液作为乳化剂与模拟油混合，搅拌，得到具有ph响应性能的水包油型乳状液。

34、其中，所述nacl盐水溶液中nacl的质量浓度可为0.5-2wt.％，具体可为0.5wt.％、1wt％、1.5wt.％、2wt.％；

35、所述表面活性剂盐水溶液中，表面活性剂复配体系的总浓度为0.3wt.％，两种表面活性剂的摩尔比为1:1；

36、所述模拟油通过原油与煤油混合制成，其中原油与煤油的质量比为1:2；

37、所述乳状液的油水比为3:7。

38、本发明提供了一种具有ph响应性能的表面活性剂复配体系，由于两性表面活性剂具有带正电的基团，所以在界面处与十二烷基苯磺酸钠吸附，形成致密的吸附层；由于两性表面活性剂同时带有负电基团，所以在界面处的两性表面活性剂会与十二烷基苯磺酸钠竞争吸附正电基团并且同时也通过静电斥力让两性表面活性剂在与阴离子表面活性剂吸附时不会由于静电引力过强而形成离子对。同时，表面活性剂复配体系的水溶性较弱，所以在较低的搅拌速率下表面活性剂会快速地找到油水界面，形成粒径较小且大量的乳状液。形成的乳状液表面排布了由表面活性剂复配体系形成的致密的吸附膜，所以形成的乳状液较为稳定，聚并的速率大大减缓。由于在不同的酸碱度溶液中两性离子表面活性剂的带电性会产生差异，所以在酸性环境中的氨基酸型表面活性剂正电的带电量会增强并且羧基的电离逐渐减弱导致负电的带电量降低。此时由于静电引力增强而静电斥力减弱，两种表面活性剂形成离子对导致乳状液破乳。利用氨基酸两性/阴离子表面活性剂，绿色、高效、便捷地制备响应型水包油乳状液，这有望对氨基酸型表面活性剂驱油展开新思路，提供更多的启示性的建议。

39、上述表面活性剂复配体系能够将油水界面张力降低至低界面张力。

40、本发明还提供一种能够将油水界面张力降低至低界面张力的体系。

41、本发明所提供的能够将油水界面张力降低至低界面张力的体系，通过包括如下步骤的方法制备得到：

42、将上述的表面活性剂复配体系分散于nacl盐水溶液中，并将配制的表面活性剂盐水溶液的ph值调整至6-8间。

43、所述nacl盐水溶液中nacl的质量浓度可为0.5-2wt.％，具体可为0.5wt.％、1wt.％、1.5wt.％、2wt.％；

44、所述体系中，表面活性剂复配体系的总浓度为0.3wt.％；

45、上述表面活性剂复配体系或能够将油水界面张力降低至低界面张力的体系在表面活性剂驱油中的应用也属于本发明的保护范围。

46、本发明提供了一种具有将油水界面张力降至低界面张力的表面活性剂复配体系，由于氨基酸型两性离子表面活性剂中的阳离子基团在界面处与十二烷基苯磺酸钠的阴离子基团形成的致密吸附膜导致油水界面张力大大降低。并且该体系的耐温耐盐实验表明，nacl溶液的质量浓度低于2wt.％时，体系均可达到低界面张力；当nacl浓度为1wt.％时,在60℃的温度下静置24h以下，体系可保持低界面张力。该体系通过表征实验证明了，在一定的盐度和温度条件下，体系可以保持降低油水界面张力至低界面张力的优越性能。