摘要:目的針對(duì)在三元復(fù)合驅(qū)中加入無(wú)機(jī)堿容易結(jié)垢造成儲(chǔ)層堵塞問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種有機(jī)堿型表面活性劑，替代三元復(fù)合驅(qū)中的無(wú)機(jī)堿與表面活性劑，與聚合物形成新型二元復(fù)合驅(qū)。方法以N-牛脂基三胺、N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯3-氯-2-羥基丙磺酸鈉為原料，制備了一種新型多胺類甜菜堿表面活性劑(TDMS)。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行紅外、核磁結(jié)構(gòu)表征，并與月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿(LHSB)、LHSB與不同有機(jī)堿形成的復(fù)配體系進(jìn)行了性能對(duì)比;對(duì)TDMS進(jìn)行耐溫、耐鹽、Zeta電位性能評(píng)價(jià)，最終將TDMS與部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)復(fù)配形成二元復(fù)合驅(qū)油體系，并對(duì)該體系的驅(qū)油性能做了評(píng)價(jià)。

結(jié)果該多胺類有機(jī)堿表面活性劑臨界膠束濃度為4.78×10?? mol/L, γ_cmc為33.55 mN/m,可將油水界面張力降至0.016 mN/m,與原油形成的乳狀液穩(wěn)定性較強(qiáng),80 min后的析水率為40%，可使油濕性巖石接觸角降至41.1°，具有良好的耐溫耐鹽性能，用0.3%(w)TDMS+0.15%(w)HPAM形成的新型有機(jī)堿二元復(fù)合驅(qū)油體系具有良好的驅(qū)油性能，在水驅(qū)的基礎(chǔ)上提高原油采收率25.7%。結(jié)論該表面活性劑具有良好的乳化性、潤(rùn)濕性，能降低油水界面張力和更低的臨界膠束濃度。其在聚表二元復(fù)合驅(qū)中可有效提高采收率，為傳統(tǒng)三元復(fù)合驅(qū)提供新思路。

目前，我國(guó)大多數(shù)油田已進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)期，為有效提升水驅(qū)開(kāi)發(fā)后油藏的采收率，以堿-表面活性劑-聚合物(ASP)三元復(fù)合驅(qū)為代表的技術(shù)已成為三次采油領(lǐng)域的重要研究方向。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)堿加入到地層中，會(huì)與原油中高價(jià)陽(yáng)離子發(fā)生反應(yīng)堵塞地層，而有機(jī)堿由于堿性小，不易與地層中金屬離子發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，會(huì)與石油酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但與無(wú)機(jī)堿相比而言差距極小。因此，研究高效新型的有機(jī)堿型表面活性劑具有較廣的應(yīng)用前景。

甜菜堿兩性表面活性劑分子中兩親水基團(tuán)由陽(yáng)離子和陰離子組成，該類表面活性劑具有良好的配伍性能和協(xié)同增效作用，多數(shù)是采用與各種有機(jī)堿復(fù)配的形式使用。目前，針對(duì)有機(jī)堿類表面活性劑的研究較少。本研究合成一種兼具有機(jī)堿和表面活性劑的多胺類甜菜堿表面活性劑，以期在新二元復(fù)合驅(qū)中有效提高采收率。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料及儀器

實(shí)驗(yàn)材料:N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、十二烷基酰胺丙基羥丙基磺基甜菜堿(LHSB)、二乙醇胺(DEOA)、聚醚胺 D-2000(PEA)、三乙胺(TEA)、二乙胺(DEA),以上試劑均為分析純，阿拉丁試劑(上海)有限公司;部分水解聚丙烯酰胺，分析純，上海麥克林生化公司;N-牛脂基三胺，南通博雅環(huán)保科技有限公司;去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制;油樣為新疆原油，克拉瑪依油田。

實(shí)驗(yàn)儀器:RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鄭州瑞涵儀器有限公司; dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀、Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀,芬蘭Kibron公司;KRUSS型光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x,上海艾飛思精密儀器有限公司;INVENIO型紅外光譜分析儀;AVANCE NEO 600MHz型核磁共振波譜儀，上海善福電子科技有限公司;ZNCL-GS型電恒溫水浴鍋，上海弘懿儀器設(shè)備有限公司;多功能巖心實(shí)驗(yàn)驅(qū)替裝置，海安石油科研儀器有限公司。

1.2合成與表征

1.2.1 N-牛脂基三胺與N,N-二甲氨基乙酯的加成反應(yīng)

將N-牛脂基三胺置于三口燒瓶中，加入適量無(wú)水乙醇作為溶劑，攪拌使原料完全溶解。隨后，按照摩爾比1.1:1.0，緩慢滴加N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯至反應(yīng)體系中。將油浴溫度調(diào)節(jié)至25℃并保持恒定，持續(xù)反應(yīng)24h。反應(yīng)完成后，采用減壓蒸餾方法去除體系中的無(wú)水乙醇及未反應(yīng)的N-牛脂基三胺，最終獲得淡黃色蠟狀產(chǎn)物即為中間體。

1.2.2中間體與氯羥基丙磺酸鈉的季銨化反應(yīng)

向三口燒瓶中依次加入一定量的中間體和無(wú)水乙醇，將3-氯-2-羥基丙磺酸鈉和乙醇水溶液(乙醇與水的體積比為3:1)混合溶解，用恒壓滴液漏斗緩慢滴加到三口燒瓶，1h內(nèi)滴加結(jié)束;在80℃下反應(yīng)8h,用NaOH溶液將體系pH調(diào)節(jié)至9;反應(yīng)結(jié)束后旋蒸除去乙醇和水，用熱乙醇進(jìn)行過(guò)濾以去除無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)，隨后通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀脫除乙醇溶劑;利用氯仿溶劑進(jìn)行重結(jié)晶，最終獲得淡黃色膏狀的多胺型甜菜堿表面活性劑產(chǎn)物，其合成反應(yīng)式如圖1所示。

1.3結(jié)構(gòu)表征

1.3.1傅里葉紅外光譜(FT-IR)測(cè)試

稱取少量的TDMS,用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試TDMS表面活性劑的紅外光譜,掃描范圍500~4 000 cm?1,于室溫下進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2氫核磁共振波譜(1H NMR)測(cè)試

稱取少量的 TDMS,用 CHCl?作溶劑,采用AVANCE NEO 600MHz型核磁共振儀對(duì) TDMS進(jìn)行 1H NMR表征。

1.4性能測(cè)試

1.4.1界面張力測(cè)定

分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)(下同)為 0.3%的 TDMS溶液和 0.3%的 LHSB+1.0%有機(jī)堿溶液,測(cè)定不同表面活性劑與原油之間的界面張力值。測(cè)量方法如下:室溫下，啟動(dòng)儀器的恒溫系統(tǒng)，控溫在 (60±0.1)℃之間;將待測(cè)試體系的表面活性劑溶液用微型注射器抽出,注滿毛細(xì)管(注入毛細(xì)管前潤(rùn)洗 3~4次);注入 0.5 μL煤油(毛細(xì)管中不允許有氣泡)快速地把毛細(xì)管安裝在芬蘭Kibron dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀上,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 6000 r/min,每隔 10min記錄數(shù)據(jù)。

1.4.2表面張力測(cè)定

將不同有機(jī)堿與 LHSB表面活性劑復(fù)配,測(cè)量其臨界膠束濃度,與TDMS表面活性劑進(jìn)行對(duì)比。測(cè)量方法:采用吊環(huán)法測(cè)定表面活性劑 TDMS的臨界膠束濃度下的表面張力 γ_cmc,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù) 3次后取均值。將質(zhì)量濃度換算為物質(zhì)的量濃度 C,繪制 γ-lgC關(guān)系曲線,通過(guò)數(shù)據(jù)擬合確定 TDMS的臨界膠束濃度(CMC)及對(duì)應(yīng)表面張力 γ_cmc。實(shí)驗(yàn)過(guò)程依據(jù)SY/T 5370-2018《表面及界面張力測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，使用儀器為芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀。