本發(fā)明屬于稠油開采領(lǐng)域，特別涉及一種多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、稠油油藏?zé)岵砷_發(fā)過程中，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，易出現(xiàn)吸汽不均、汽竄等問題，嚴(yán)重影響熱采開發(fā)效果。

2、氮?dú)馀菽{(diào)剖是稠油油藏?zé)岵砷_采過程中的一種重要手段，具有成本低、選擇性封堵、無(wú)工程風(fēng)險(xiǎn)、可深部運(yùn)移等優(yōu)勢(shì)，可有效調(diào)整吸汽剖面，封堵高滲通道，擴(kuò)大蒸汽波及，提高熱利用率。如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)cn?105672961a公開了一種開采稠油油藏過程中氮?dú)馀菽恼w調(diào)剖工藝，包括依次連接在一起的固定站、氮?dú)馀菽l(fā)生器、氮?dú)馀菽貜?fù)發(fā)生器、氮?dú)馀菽峙淦?、氮?dú)馀菽?jì)量裝置。所述固定站包括氮?dú)廛嚱M、蒸汽鍋爐及泡沫劑注入撬裝，所述氮?dú)廛嚱M、蒸汽鍋爐及泡沫劑注入撬裝均與氮?dú)馀菽l(fā)生器連接，所述氮?dú)馀菽?jì)量裝置至少設(shè)置一個(gè)并且與對(duì)應(yīng)的井口連接。但是經(jīng)過多年開發(fā)，蒸汽波及接近極限半徑，熱采老區(qū)近井地帶含油飽和度低，井間仍賦存大量剩余油，對(duì)泡沫劑提高“可深部運(yùn)移、地層深部高強(qiáng)度封堵”要求。

3、常規(guī)的泡沫劑主要為陰離子或陰非離子型表面活性劑，比如α-烯烴磺酸鹽，石油磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽等。如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)cn?109943307a公開了一種在稠油熱采過程中用于調(diào)剖封堵的泡沫溶液及其制備方法和泡沫體系以及調(diào)剖封堵的方法。該泡沫體系包括氣相和液相，氣相為氮?dú)?，液相為泡沫溶液，該泡沫溶液含有起泡劑、含油污泥混煤燃燒灰渣、分散劑和水，以泡沫溶液的總重量為基?zhǔn)，起泡劑的含量為1-1.5重量％，含油污泥混煤燃燒灰渣的含量為4-6重量％，分散劑的含量為0.25-0.5重量％，水的含量為92-94.75重量％，其中，起泡劑為十六烷基苯磺酸鈉與油茶皂甙的混合物。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)cn?111019625a一種普通稠油油藏用低界面張力降粘起泡劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于表面活性劑技術(shù)領(lǐng)域，能夠解決目前泡沫驅(qū)油劑在地層中容易失效，難以形成穩(wěn)定的封堵調(diào)剖能力等技術(shù)問題。該普通稠油油藏用低界面張力降粘起泡劑中烷基糖苷的質(zhì)量濃度為10-50％、α-烯基磺酸鹽的質(zhì)量濃度為5-30％、離子液體的質(zhì)量濃度為5-20％、余量為水。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)cn?112694883a公開了一種提高稠油油藏采收率的泡沫組合物及制備方法。所述泡沫組合物包括：以重量份數(shù)計(jì)，1份的長(zhǎng)鏈聚醚陰離子表面活性劑，0.1-50份的長(zhǎng)鏈含氮化合物，0.1-5份的陽(yáng)離子聚電解質(zhì)或聚合物；制備方法包括：所述組分按所述用量混合后制得所述泡沫組合物。這種泡沫劑主要為單鏈結(jié)構(gòu)，在氣液界面分子排列疏松，表面活性不夠高，在近井高濃度區(qū)域可以有效起泡、封堵，但在地層運(yùn)移的稀釋過程中、地層深部低濃度區(qū)域，體系難以發(fā)揮作用，難以滿足多熱采老區(qū)稠油油藏調(diào)剖需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑及其制備方法與應(yīng)用。該多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑具有較高的表面活性，在高溫條件下能夠快速形成尺寸小且均一的泡沫，起泡和穩(wěn)泡能力強(qiáng)，能夠在地層深部低濃度、低動(dòng)力條件下高效起泡和封堵，可有效封堵汽竄通道、擴(kuò)大蒸汽波及，從而改善吞吐效果。

2、技術(shù)方案：一種多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑，其具有式(1)的結(jié)構(gòu)：

3、

4、其中：r1為c8-c24的直鏈脂肪烴基，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪烴基；

5、r2為氫、甲基或乙基中的一種，優(yōu)選氫或甲基；

6、m為堿金屬、堿土金屬或銨基中的一種，優(yōu)選k、na、銨中的一種。

7、上述多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑的制備方法，以摩爾份計(jì)，具體包括以下步驟：

8、(1)、在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將2份直鏈脂肪酸、2至2.4份對(duì)氨基苯酚溶于適量的第一有機(jī)溶劑中，依次向其中加入適量乙酸乙酯、硼氫化鈉得到混合液，在140至180℃條件下反應(yīng)至少3h得到反應(yīng)液，接著對(duì)所述反應(yīng)進(jìn)行第一后處理得到4-(烷基酰胺)苯酚；

9、(2)、在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將1至1.2份短鏈烷基二醇、2份馬來(lái)酸酐溶于適量第二有機(jī)溶劑中，再向其中加入適量無(wú)水乙酸鈉，在70至110℃條件下反應(yīng)至少1h得到反應(yīng)液，對(duì)所述反應(yīng)液進(jìn)行第二后處理后得到短鏈烷醇馬來(lái)酸雙酯；

10、(3)、在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將步驟(1)得到的4-(烷基酰胺)苯酚加入步驟(2)得到的短鏈烷醇馬來(lái)酸雙酯中，并向其中加入適量的氧化鋅，在110至150℃條件下反應(yīng)至少3h得到反應(yīng)液，對(duì)所述反應(yīng)液進(jìn)行第三后處理后得到呈液態(tài)的雙子中間產(chǎn)物；

11、(4)、使用堿溶液將雙子中間產(chǎn)物的ph值調(diào)節(jié)至6.5至7.5，之后緩慢加入亞硫酸氫鈉水溶液得到混合液，將混合液在100至160℃條件下反應(yīng)至少5h得到反應(yīng)液，然后將反應(yīng)液進(jìn)行第四后處理后即得到多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑。

12、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的直鏈脂肪酸為c8-c24的直鏈脂肪酸，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪酸。

13、進(jìn)一步地，步驟(1)所述第一有機(jī)溶劑為二甲亞砜、二氯甲烷、乙醚、丙酮中的一種；

14、步驟(2)所述第二有機(jī)溶劑為丙酮、二甲亞砜、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙醚中的一種。

15、進(jìn)一步地，步驟(1)中所用的第一有機(jī)溶劑的質(zhì)量為直鏈脂肪酸與對(duì)氨基苯酚質(zhì)量之和的5-20倍，優(yōu)選10-15倍。

16、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的乙酸乙酯的用量與所述直鏈脂肪酸的用量的質(zhì)量比為(0.3-1)：100，優(yōu)選(0.4-0.6)：100。

17、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的硼氫化鈉的用量與所述直鏈脂肪酸的用量的質(zhì)量比為(0.2-0.8)：100，優(yōu)選(0.3-0.5)：100。

18、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述第一后處理的具體步驟為:用乙酸乙酯和蒸餾水萃取所述反應(yīng)液中的產(chǎn)物，然后用蒸餾水洗滌，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、重結(jié)晶。

19、進(jìn)一步地，步驟(1)中的反應(yīng)時(shí)間為3-8h；

20、步驟(2)中的反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為1-6h；

21、步驟(3)中的反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為3-8h；

22、步驟(4)中的反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為5-10h。

23、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的短鏈烷基二醇為乙二醇、1、2-丙二醇，1、2-丁二醇中的中的至少一種，優(yōu)選乙二醇。

24、進(jìn)一步地，步驟(2)中所用的第二有機(jī)溶劑的體積為步驟(2)所用的短鏈烷基二醇體積的20-40倍，優(yōu)選25-35倍。

25、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的無(wú)水乙酸鈉的用量與所述短鏈烷基二醇的用量的質(zhì)量之比為(0.2-1)：100，優(yōu)選(0.4-0.6)：100。

26、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述第二后處理的具體步驟為：對(duì)所述反應(yīng)液先旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、然后重結(jié)晶。

27、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的氧化鋅的用量與步驟(3)中所述4-(烷基酰胺)苯酚的用量的質(zhì)量之比為(0.3-0.8)：100，優(yōu)選(0.4-0.6)：100。

28、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的第三后處理的具體步驟為：對(duì)所述反應(yīng)液先用乙酸乙酯萃取，再旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。

29、進(jìn)一步地，步驟(4)中所述的堿溶液所使用的堿為堿金屬氫氧化物和堿土金屬氫氧化物中的至少一種，優(yōu)選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

30、進(jìn)一步地，步驟(4)中的混合液中所述的亞硫酸氫鈉與雙子中間產(chǎn)物的摩爾比為(4-5)：1。

31、進(jìn)一步地，步驟(4)中所述亞硫酸氫鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％-40％，優(yōu)選30％。

32、進(jìn)一步地，步驟(4)中所述第四后處理的具體步驟如下：將所述反應(yīng)液放入蒸餾水中萃取，過濾去除不溶性物質(zhì)，收集濾液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、重結(jié)晶，之后收集晶體并用無(wú)水乙醇洗滌、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。

33、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的4-(烷基酰胺)苯酚的結(jié)構(gòu)如式(2)所示：

34、

35、其中，r1為c8-c24的直鏈脂肪烴基，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪烴基。

36、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的短鏈烷醇馬來(lái)酸雙酯的結(jié)構(gòu)如式(3)所示：

37、

38、其中，r2為氫、甲基或乙基中的一種，優(yōu)選氫或甲基。

39、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的雙子中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如式(4)所示：

40、

41、????????????????????????????

42、其中，r1為c8-c24的直鏈脂肪烴基，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪烴基；

43、r2為氫、甲基或乙基中的一種，優(yōu)選氫或甲基。

44、一種多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑，通過上述任意一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。

45、上述任意一項(xiàng)所述的多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑在稠油油藏?zé)岵蛇^程中的應(yīng)用。

46、進(jìn)一步地，所述應(yīng)用的具體步驟為：

47、在前置注入或隨蒸汽伴注的情況下，將上述任意一項(xiàng)所述的多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑溶于適量水中得到質(zhì)量濃度為0.1％-1.5％的多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑溶液，然后將其與氣體按照一定比例同時(shí)從井筒注入目標(biāo)地層。

48、進(jìn)一步地，所述的氣體是氮?dú)?、空氣、co2、煙道氣中的至少一種。

49、進(jìn)一步地，所述多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑溶液與氣體的體積比例為1:(0.6-4)。

50、本發(fā)明公開的多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑為雙子結(jié)構(gòu)，且含有多個(gè)活性磺酸基團(tuán)，表活劑分子在氣液界面排列緊密，cmc為28mg/l，具有較高的表面活性，泡沫表面膜致密，在高溫條件下能夠快速形成尺寸小且均一的泡沫，起泡和穩(wěn)泡能力強(qiáng)，破滅后再生能力強(qiáng)，能夠在地層深部低濃度、低動(dòng)力條件下高效起泡和封堵，可有效封堵汽竄通道、擴(kuò)大蒸汽波及，從而改善吞吐效果。

51、有益效果：本發(fā)明公開的一種多磺基雙子表面活性劑型泡沫劑及其制備方法與應(yīng)用具有以下有益效果：

52、(1)本發(fā)明的泡沫劑在儲(chǔ)層中的吸附損耗小、可深部運(yùn)移，靜態(tài)吸附量可達(dá)0.1mg/g；

53、(2)本發(fā)明的泡沫劑能夠在地層深部低濃度、低動(dòng)力條件下高效起泡，cmc低至28mg/l，表面活性高，使用濃度低至僅0.1％；

54、(3)本發(fā)明的泡沫劑封堵強(qiáng)度高，在80-250℃條件下阻力因子80-600；

55、(4)、本發(fā)明適配性好，泡沫劑體系適用礦化度0-100000mg/l以上，其中鈣鎂離子0-5000mg/l。