本發(fā)明涉及驅(qū)油劑領(lǐng)域，特別涉及一種異構(gòu)羥基磺基甜菜堿表面活性劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

石油開采過程一般分為三個(gè)階段，即一次采油、二次采油和三次采油。其中，一次采油和二次采油分別通過地層原始能量及注水開發(fā)等物理方法進(jìn)行采油，通?？梢圆沙?0-40％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原油。而三次采油指的是油藏經(jīng)一次采油和二次采油后，采用化學(xué)助劑，尤其是驅(qū)油劑來對(duì)油藏中的剩余原油進(jìn)行開采的過程，一般可采出60-70％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原油。驅(qū)油劑是用以提高原油采收率的一種助劑，通常包括表面活性劑、堿、聚合物等。其中，表面活性劑作為驅(qū)油劑的主劑，其能降低油水界面張力，對(duì)大幅度提高原油采收率效果十分明顯。研究表明，當(dāng)油水界面張力降低到10^-3數(shù)量級(jí)時(shí)，即油水界面張力降至超低范圍時(shí)，原油采收率可以大幅提高。所以，提供一種能有效降低油水界面張力的表面活性劑對(duì)于提高原油采收率具有重要的意義。

現(xiàn)有技術(shù)提供了一種直鏈脂肪醇醚羧基甜菜堿表面活性劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：

其中：R′的結(jié)構(gòu)如下所示：

R為直鏈烷基，其為C₁₀H₂₁、C₁₁H₂₃、C₁₂H₂₅、C₁₃H₂₇、C₁₄H₂₉、C₁₆H₃₃、C₁₈H₃₇、C₂₀H₄₁、C₂₂H₄₅或C₂₄H₄₇,n＝0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下技術(shù)問題：

現(xiàn)有技術(shù)提供的表面活性劑為直鏈型，其降低油水界面張力的能力有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種能使油水界面張力降至超低范圍，即界面張力小于0.01mN/m，且性能穩(wěn)定的羥基磺基甜菜堿表面活性劑及其制備方法和應(yīng)用，具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種羥基磺基甜菜堿表面活性劑，所述羥基磺基甜菜堿表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中，n為8-30的整數(shù)，m＝n-2，x＝2或3。

所述羥基磺基甜菜堿表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟a、向第一反應(yīng)容器中加入格爾伯特酸和三氯化磷，在60-95℃下攪拌反應(yīng)2-6小時(shí)，冷卻后分層并分離出格爾伯特酰氯。向第二反應(yīng)容器中加入堿性催化劑，然后加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液,并在攪拌條件下滴入所述格爾伯特酰氯，于常溫下反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，水洗分液得到格爾伯特?；谆灏?。

所述三氯化磷與所述格爾伯特酸的摩爾比為1：2.5-3.1，所述N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液與所述格爾伯特酸酰氯的摩爾比1.5-0.5:1。

所述的格爾伯特酸的結(jié)構(gòu)如下：

其中，R為烷基，分子式為C_nH_2n+1，n為6-28的整數(shù)。

步驟b、在第三反應(yīng)容器中加入小分子醇和水的混合溶劑，將所述格爾伯特?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉加入到所述混合溶劑中，攪拌后進(jìn)行回流過程，所述回流過程中保持反應(yīng)體系的pH為7.5-8.5，然后將所述反應(yīng)體系靜 置分層，收集上層油層，用去離子水溶解所述油層，再用無機(jī)堿液將所述油層的pH調(diào)至9.5-10.5，然后將pH為9.5-10.5的所述油層靜置分層，并收集中間層，利用石油醚清洗所述中間層，以除去叔胺化合物，得到粗產(chǎn)物，用無機(jī)酸液將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至6.5-7.5，用丙酮重結(jié)晶，得到羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

所述乙醇和水的混合溶劑中，乙醇和水的摩爾比為0.5-1.5:2，所述格爾伯特?；谆灏放c所述3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1:1-1.5。

具體地，作為優(yōu)選，所述回流過程中，回流溫度為60-90℃，回流時(shí)間為2-20小時(shí)。

具體地，作為優(yōu)選，所述堿性催化劑選自碳酸鈉、氫氧化鈉、偏硼酸鈉、三乙胺、氫氧化鉀中的至少一種。

具體地，作為優(yōu)選，所述無機(jī)堿液為氫氧化鈉。

具體地，作為優(yōu)選，所述無機(jī)酸液為鹽酸。

具體地，作為優(yōu)選，所述小分子醇為乙醇、異丙醇或正丁醇。

具體地，作為優(yōu)選，所述步驟a還包括：直接向所述第二反應(yīng)容器中加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺液體，然后滴加所述格爾伯特酰氯，反應(yīng)完畢后，水洗分液得到格爾伯特?；谆灏?。

所述的羥基磺基甜菜堿表面活性劑在制備驅(qū)油劑中的應(yīng)用。

一種驅(qū)油劑，包括所述的羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例提供的羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如上所示，其帶有支鏈，使得該羥基磺基甜菜堿表面活性劑能大幅度降低油水界面張力至0.01mN/m以下，且該羥基磺基甜菜堿表面活性劑性能穩(wěn)定，將其應(yīng)用于石油開采過程中作為驅(qū)油劑使用，能夠顯著提高原油采收率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑與京11斷塊原油間的界面張力關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2提供的格爾伯特二十四酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑與京11斷塊原油間的界面張力關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3提供的格爾伯特二十八酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑與蒙古林?jǐn)鄩K原油間的界面張力關(guān)系示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例4提供的格爾伯特三十二酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑與岔河集斷塊原油間的界面張力關(guān)系示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例5提供的包括實(shí)施例1的羥基磺基甜菜堿表面活性劑的二元驅(qū)油體系的驅(qū)油效果示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，表面活性劑在油水界面上排列的越緊密，其界面效率越高，降低油水界面張力的能力越強(qiáng)。當(dāng)表面活性劑中含有支鏈時(shí)，將使得表面活性劑分子以更直立的空間姿態(tài)排列在油水界面上。此時(shí)，在鏈長(zhǎng)合適的條件下，使其達(dá)到親水親油平衡，此時(shí)表面活性劑的排列將非常緊密，進(jìn)而能夠顯著降低油水界面張力。而且，當(dāng)表面活性劑含有支鏈時(shí)，其更耐鹽，更易溶解，從而使其性能更加穩(wěn)定。

基于此，第一方面，本發(fā)明提供了一種羥基磺基甜菜堿表面活性劑，該羥基磺基甜菜堿表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

其中，n為8-30的整數(shù)(例如n可為8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30)，m＝n-2，x＝2或3。

本發(fā)明實(shí)施例提供的羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如上所示，其帶有支鏈，使得該羥基磺基甜菜堿表面活性劑能大幅度降低油水界面張力至超低，即油水界面張力小于0.01mN/m，且該羥基磺基甜菜堿表面活性劑性能穩(wěn)定，將其應(yīng)用于石油開采過程中作為驅(qū)油劑使用，能夠顯著提高原油采收率。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了具有上述結(jié)構(gòu)的羥基磺基甜菜堿表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟101、向第一反應(yīng)容器中加入格爾伯特酸和三氯化磷，在60-95℃下攪拌反應(yīng)2-6小時(shí)，冷卻后分層并分離出格爾伯特酰氯。向第二反應(yīng)容器中加入堿性催化劑，然后加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液,并在攪拌條件下滴入格爾伯特酰氯，于常溫下反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，水洗分液得到格爾伯特?；谆灏?。

此外，還有另一種得到格爾伯特?；谆灏返姆椒ǎ粗苯酉蚍磻?yīng)容器中加入N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺液體，并向其中滴加格爾伯特酰氯，反應(yīng)完畢后，用水洗滌除去過量的二胺，然后用堿溶液，如氫氧化鈉洗滌，靜置分液，得到格爾伯特酸叔胺。此方法中不含水和堿性催化劑，操作簡(jiǎn)便，安全環(huán)保。同時(shí)工業(yè)上也可以應(yīng)用格爾伯特酸在高溫高壓下,跟N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺直接反應(yīng)。

三氯化磷與格爾伯特酸的摩爾比為1：2.5-3.1，N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液與格爾伯特酸酰氯的摩爾比1.5-0.5:1。

格爾伯特酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：

其中，R為烷基，分子式為C_nH_2n+1，n為6-28的整數(shù)；

格爾伯特酸的制備為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，關(guān)于格爾伯特酸的制備可以參見田烈光的《格爾伯特醇及其衍生物》(發(fā)表于《合成潤(rùn)滑材料》，1997)。本發(fā)明實(shí)施例在此不對(duì)其作具體限定。

步驟101中，所發(fā)生的反應(yīng)如以下化學(xué)方程式所示：

通過調(diào)整格爾伯特酸中碳原子的數(shù)目，來相應(yīng)調(diào)整該羥基磺基甜菜堿表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的n值，進(jìn)而調(diào)整m值。通過采用N,N-二甲基乙二胺溶液，以保證該羥基磺基甜菜堿表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的x值為2，通過采用N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，以保證該羥基磺基甜菜堿表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的x值為3。

具體地，格爾伯特酸和三氯化磷在第一反應(yīng)容器中的反應(yīng)溫度為60℃-95℃，例如60℃、62℃、68℃、70℃、75℃、80℃、83℃、85℃、87℃、90℃、95℃，反應(yīng)時(shí)間為2-6小時(shí)，例如2、3、4、5、6小時(shí)。待反應(yīng)體系冷卻分層后，分出上層液體，即得到格爾伯特酰氯。

在向第二反應(yīng)容器中滴加N,N-二甲基乙二胺或N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶的過程中，保持滴加的速度為0.1-100ml/s，并使其于常溫，例如23-28℃之間反應(yīng)。

所使用的堿性催化劑選自碳酸鈉、氫氧化鈉、偏硼酸鈉或者三乙胺溶液中的至少一種。其中，碳酸鈉、氫氧化鈉、偏硼酸鈉或者三乙胺溶液的質(zhì)量濃度范圍一般1-10％，且該堿性催化劑的用量為酰氯量的0.1％-5％。

水洗分液過程包括，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-12％的堿溶液，如氫氧化鈉，和蒸餾水對(duì)第一反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行一次或多次清洗，最后分液，得到格爾伯特?；谆灏贰?/p>

步驟102、在第三反應(yīng)容器中加入小分子醇和水的混合溶劑，將格爾伯特?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉加入到混合溶劑中，攪拌后進(jìn)行回流過程，回流過程中保持反應(yīng)體系的pH為7.5-8.5(例如該pH為7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4等)。然后將反應(yīng)體系靜置分層，收集上層油層，用去離子水溶解油層，再用無機(jī)堿液將油層的pH調(diào)至9.5-10.5(例如該pH為9.5、9.7、9.8、9.9、10.0、10.2、10.3、10.5等)，然后將pH為9.5-10.5的油層靜置分層，并收集中間層，利用60-90℃沸程的石油醚清洗中間層，以除去叔胺化合物，得到粗產(chǎn)物，用無機(jī)酸液將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至6.5-7.5(例如該pH為6.5、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.5等)，丙酮重結(jié)晶，得到羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

其中，小分子醇可為乙醇,異丙醇，正丁醇。小分子醇和水的摩爾比為0.5-1.5:2，優(yōu)選1:2。格爾伯特?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1:1-1.5，優(yōu)選1:1.2。

步驟102中，回流過程中所發(fā)生的反應(yīng)如以下化學(xué)方程式所示：

具體地，步驟102中，采用去離子水溶解油層的是為了除去未反應(yīng)的堿和3-氯-2-羥基丙磺酸鈉。采用無機(jī)堿液將該去離子水溶解后的油層的pH調(diào)至9.5-10.5，從而使生成物分層，便于收集反應(yīng)中間層產(chǎn)物；為了實(shí)現(xiàn)丙酮重結(jié)晶，采用無機(jī)酸液將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至6.5-7.5。

其中，回流過程中，回流溫度為60-90℃，例如60℃、62℃、68℃、70℃、75℃、80℃、83℃、85℃、87℃、90℃?；亓鲿r(shí)間為2-20小時(shí)，例如2、4、6、8、9、10、11、13、15、17、20小時(shí)?；亓鬟^程保持反應(yīng)溫度，保證反應(yīng)時(shí)間，使反應(yīng)更加充分。

具體地，所使用的無機(jī)堿液為氫氧化鈉，其質(zhì)量濃度范圍為8-15％，優(yōu)選10％。

具體地，所使用的無機(jī)酸液為鹽酸，其質(zhì)量濃度范圍為4-6％。

其中，對(duì)粗產(chǎn)物的清洗可使用60-70℃的乙醇溶液。清洗后，蒸去乙醇，得到羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了羥基磺基甜菜堿表面活性劑在作為驅(qū)油劑中的應(yīng)用。該羥基磺基甜菜堿表面活性劑可應(yīng)用于驅(qū)油劑的制備中，在其用作驅(qū)油劑時(shí)，其可單獨(dú)使用，也可與其他助劑復(fù)配使用，以達(dá)到降低油水界面 張力，有效提高原油采收率的目的。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種驅(qū)油劑，其中包括羥基磺基甜菜堿表面活性劑。進(jìn)一步地，該驅(qū)油劑還可包括聚合物。

基于上述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含有羥基磺基甜菜堿表面活性劑的驅(qū)油劑，包括以下重量份的組分：

羥基磺基甜菜堿表面活性劑0.05-0.3％份、聚合物0.15％份、其余為水。

以下將通過具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。

以下實(shí)施例中的各種格爾伯特酸均購(gòu)自深圳金騰龍貿(mào)易有限公司。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其中n＝8，m＝6，x＝3，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

上述羥基磺基甜菜堿表面活性劑為格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其制備過程為：

步驟1)、向第一反應(yīng)容器中加入格爾伯特十六酸和三氯化磷，三氯化磷與格爾伯特十六酸的摩爾比為1:2.5，在60℃下攪拌反應(yīng)4小時(shí)，冷卻后分離出上層液體即為格爾伯特酰氯。然后，向第二反應(yīng)容器中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的KOH作為催化劑，其用量為格爾伯特酰氯量的2％。然后，向第二反應(yīng)容器中滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，滴加速度為1ml/s，于23℃下反應(yīng)，N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液與格爾伯特十六酸的摩爾比為1:1。然后，在攪拌條件下滴入格爾伯特酰氯，反應(yīng)12小時(shí)后，分離出上層液體即為所需產(chǎn)物，先后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的KOH和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗，最后，蒸去堿液，得到格爾伯特十六酸?；谆灏?。

其中，格爾伯特十六酸的化學(xué)式為：

步驟2)、在第三反應(yīng)容器中加入乙醇和水的混合溶劑，其中，乙醇和水的摩爾比為1:2。將步驟101中制備的格爾伯特十六酸?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉加入到混合溶劑中，其中，格爾伯特十六酸酰基二甲基叔胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1:1.2。攪拌后進(jìn)行回流，回流溫度為85℃，回流時(shí)間為8小時(shí)，回流過程中應(yīng)保持反應(yīng)體系的pH為8。然后將反應(yīng)體系靜置分層，收集上層油層，用去離子水溶解油層，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉將油層的pH調(diào)至10。然后將pH為10的油層靜置分層，并收集中間層，利用石油醚清洗中間層，以除去叔胺化合物，得到粗產(chǎn)物。用鹽酸將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至7，用60℃的乙醇對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗。最后，蒸去乙醇，得到格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

測(cè)定本實(shí)施例提供的羥基磺基甜菜堿表面活性劑與原油間的界面張力。其中，原油為華北油田京11斷塊原油，水為根據(jù)注入水配方所配制的模擬水。測(cè)試儀器為TX500C型旋轉(zhuǎn)界面張力儀。

測(cè)試結(jié)果如附圖1所示，從圖中可以看出，當(dāng)本實(shí)施例的格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量濃度在0.05％-0.3％范圍內(nèi)，油水界面張力在120分鐘內(nèi)降至0.01mN/m以下。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其中n＝12，m＝10，x＝3，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

上述羥基磺基甜菜堿表面活性劑為格爾伯特二十四酸羥基磺基甜菜堿表面 活性劑，其制備過程為：

步驟1)、向第一反應(yīng)容器中加入格爾伯特二十四酸和三氯化磷，三氯化磷與格爾伯特二十四酸的摩爾比為1:2.6，在95℃下攪拌反應(yīng)4小時(shí)，冷卻后分離出上層液體即為格爾伯特酰氯。然后，向第二反應(yīng)容器中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的NaOH作為催化劑，用量為酰氯量的1％。然后，向第二反應(yīng)容器中滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液，滴加速度為10ml/s，于25℃下反應(yīng)，N,N-二甲基-1,3-丙二胺溶液與格爾伯特二十四酸的摩爾比為1:1。然后，在攪拌條件下滴入格爾伯特酰氯，反應(yīng)4小時(shí)后，分離出上層液體即為所需產(chǎn)物，先后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％的NaOH和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗，最后分液，得到格爾伯特二十四酸?；谆灏?。

其中，格爾伯特二十四酸的化學(xué)式為：

步驟2)、在第三反應(yīng)容器中加入正丁醇和水的混合溶劑，其中，正丁醇和水的摩爾比為1:2。將步驟101中制備的格爾伯特二十四酸酰基二甲基叔胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉加入到混合溶劑中，其中，格爾伯特二十四酸酰基二甲基叔胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1:1。攪拌后進(jìn)行回流過程，回流溫度為80℃，回流時(shí)間為10小時(shí)，回流過程中應(yīng)保持反應(yīng)體系的pH為8。然后將反應(yīng)體系靜置分層，收集上層油層，用去離子水溶解油層，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的氫氧化鈉將油層的pH調(diào)至10.2。然后將pH為10.2的油層靜置分層，并收集中間層，利用石油醚清洗中間層，以除去叔胺化合物，得到粗產(chǎn)物。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的鹽酸將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至7.3，用65℃的正丁醇對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗。最后，蒸去正丁醇，得到格爾伯特二十四酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

測(cè)定本實(shí)施例提供的羥基磺基甜菜堿表面活性劑與原油間的界面張力。其中，原油為華北油田京11斷塊原油，水為根據(jù)注入水配方所配制的模擬水。測(cè)試儀器為TX500C型旋轉(zhuǎn)界面張力儀。

測(cè)試結(jié)果如附圖2所示，從圖中可以看出，當(dāng)本實(shí)施例的格爾伯特二十四酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量濃度在0.05％-0.3％范圍內(nèi)，油水界面張力 在120分鐘內(nèi)降至0.01mN/m以下。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其中n＝14，m＝12，x＝2，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

上述羥基磺基甜菜堿表面活性劑為格爾伯特二十八酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其制備過程為：

步驟1)、向第一反應(yīng)容器中加入格爾伯特二十八酸和三氯化磷，三氯化磷與格爾伯特二十八酸的摩爾比為1:2.8，在85℃下攪拌反應(yīng)5小時(shí)，冷卻后分離出上層液體即為格爾伯特酰氯。然后，向第二反應(yīng)容器中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaCO₃作為催化劑，其用量為格爾伯特酰氯量的3％。然后，向第二反應(yīng)容器中滴加N,N-二甲基乙二胺溶液，滴加速度為20ml/s，于26℃下反應(yīng)，N,N-二甲基乙二胺溶液與格爾伯特二十八酸的摩爾比為1:1。然后，在攪拌條件下加入格爾伯特酰氯，反應(yīng)6小時(shí)后，分離出上層液體即為所需產(chǎn)物，先后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％的NaCO₃溶液和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗，最后分液，得到格爾伯特二十八酸?；谆灏?。

其中，格爾伯特二十八酸的化學(xué)式為：

步驟2)、在第三反應(yīng)容器中加入乙醇和水的混合溶劑，其中，乙醇和水的摩爾比為1.2:2。將步驟101中制備的格爾伯特二十八酸?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉加入到混合溶劑中，其中，格爾伯特二十八酸?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1:1.5。攪拌后進(jìn)行回流過程，回流溫度為 85℃，回流時(shí)間為9小時(shí)，回流過程中應(yīng)保持反應(yīng)體系的pH為8.5。然后將反應(yīng)體系靜置分層，收集上層油層，用去離子水溶解油層，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％氫氧化鈉將油層的pH調(diào)至9.8。然后將pH為9.5的油層靜置分層，并收集中間層，利用石油醚清洗中間層，以除去叔胺化合物，得到粗產(chǎn)物。用4.5％鹽酸將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至7.5，用70℃的乙醇對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗。最后，蒸去乙醇，得到格爾伯特二十八酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

測(cè)定本實(shí)施例提供的羥基磺基甜菜堿表面活性劑與原油間的界面張力。其中，原油為華北油田蒙古林原油，水為根據(jù)注入水配方所配制的模擬水。測(cè)試儀器為TX500C型旋轉(zhuǎn)界面張力儀。

測(cè)試結(jié)果如附圖3所示，從圖中可以看出，當(dāng)本實(shí)施例的格爾伯特二十八酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量濃度在0.05％-0.3％范圍內(nèi)，油水界面張力在120分鐘內(nèi)降至0.01mN/m以下。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供了一種羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其中n＝16，m＝14，x＝2，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

上述羥基磺基甜菜堿表面活性劑為格爾伯特三十二酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑，其制備過程為：

步驟1)、向第一反應(yīng)容器中加入格爾伯特三十二酸和三氯化磷，三氯化磷與格爾伯特三十二酸的摩爾比為1:3.1，在80℃下攪拌反應(yīng)4小時(shí)，冷卻后分離出上層液體即為格爾伯特酰氯。然后，向第二反應(yīng)容器中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的NaOH作為催化劑，其用量為酰氯量的4％。然后，向第二反應(yīng)容器中滴加N,N-二甲基乙二胺溶液于24℃下反應(yīng)，滴加速度為30ml/s，N,N-二甲基乙二胺溶液與格爾伯特三十二酸的摩爾比為1.2:1。然后，在攪拌條件下加入格爾伯特酰氯，反應(yīng)8小時(shí)后，分離出上層液體即為所需產(chǎn)物，先后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH 和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗，最后分液，得到格爾伯特三十二酸酰基二甲基叔胺。

其中，格爾伯特三十二酸的化學(xué)式為：

步驟2)、在第三反應(yīng)容器中加入乙醇和水的混合溶劑，其中，乙醇和水的摩爾比為1:2。將步驟101中制備的格爾伯特三十二酸酰基二甲基叔胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉加入到混合溶劑中，其中，格爾伯特三十二酸?；谆灏放c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1:1.2。攪拌后進(jìn)行回流過程，回流溫度為80℃，回流時(shí)間為10小時(shí)，回流過程中應(yīng)保持反應(yīng)體系的pH為8。然后將反應(yīng)體系靜置分層，收集上層油層，用去離子水溶解油層，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的氫氧化鈉將油層的pH調(diào)至10。然后將pH為10的油層靜置分層，并收集中間層，利用石油醚清洗中間層，以除去叔胺化合物，得到粗產(chǎn)物。用5.5％鹽酸將上述粗產(chǎn)物的pH調(diào)節(jié)至7，用70℃的乙醇對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗。最后，蒸去乙醇，得到格爾伯特三十二酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑。

測(cè)定本實(shí)施例提供的羥基磺基甜菜堿表面活性劑與原油間的界面張力。其中，原油為華北油田岔河集原油，水為根據(jù)注入水配方所配制的模擬水。測(cè)試儀器為TX500C型旋轉(zhuǎn)界面張力儀。

測(cè)試結(jié)果如附圖4所示，從圖中可以看出，當(dāng)本實(shí)施例的格爾伯特三十二酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量濃度在0.05％-0.3％范圍內(nèi)，油水界面張力在120分鐘內(nèi)降至0.01mN/m以下。

實(shí)施例5

本實(shí)施例利用實(shí)施例1提供的格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑進(jìn)行原油驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。

其中：實(shí)驗(yàn)儀器為巖芯驅(qū)替裝置，單層均質(zhì)填砂管的長(zhǎng)度為50cm，直徑為2.5cm。實(shí)驗(yàn)樣品為二元驅(qū)油體系，包括格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑和聚丙烯酰胺(購(gòu)自北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，型號(hào)為KYPAM-6)，其中，格爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％-0.3％， 聚丙烯酰胺的分子量為2500萬。實(shí)驗(yàn)中使用的原油為京11斷塊脫水原油，使用的水為京11斷塊現(xiàn)場(chǎng)注入水。實(shí)驗(yàn)溫度為54℃，二元驅(qū)油體系的注入速度為0.4ml/min。

實(shí)驗(yàn)中，將二元驅(qū)油體系注入單層均質(zhì)填砂管，水驅(qū)至驅(qū)出液中綜合含水為98％時(shí)，改注入0.3PV(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的表面活性劑+1500mg/L聚合物)的二元驅(qū)油體系，然后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)至不出油時(shí)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見附圖5。

從附圖5中可以看出，采用實(shí)施例1提供的爾伯特十六酸羥基磺基甜菜堿表面活性劑作為驅(qū)油劑，原油的最終采收率可達(dá)到65％。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。