摘要:目的針對在三元複合驅中加入無機堿容易結垢造成儲層堵塞問題，開發一種有機堿型表麵活性劑，替代三元複合驅中的無機堿與表麵活性劑，與聚合物形成新型二元複合驅。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，製備了一種新型多胺類甜菜堿表麵活性劑(TDMS)。對產物進行紅外、核磁結構表征，並與月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿(LHSB)、LHSB與不同有機堿形成的複配體係進行了性能對比;對TDMS進行耐溫、耐鹽、Zeta電位性能評價，最終將TDMS與部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)複配形成二元複合驅油體係，並對該體係的驅油性能做了評價。

結果該多胺類有機堿表麵活性劑臨界膠束濃度為4.78×10⁻⁶ mol/L, γ_cmc為33.55 mN/m,可將油水界麵張力降至0.016 mN/m,與原油形成的乳狀液穩定性較強,80 min後的析水率為40%，可使油濕性岩石接觸角降至41.1°，具有良好的耐溫耐鹽性能，用0.3%(w)TDMS+0.15%(w)HPAM形成的新型有機堿二元複合驅油體係具有良好的驅油性能，在水驅的基礎上提高原油采收率25.7%。結論該表麵活性劑具有良好的乳化性、潤濕性，能降低油水界麵張力和更低的臨界膠束濃度。其在聚表二元複合驅中可有效提高采收率，為傳統三元複合驅提供新思路。

目前，我國大多數油田已進入高含水開發期，為有效提升水驅開發後油藏的采收率，以堿-表麵活性劑-聚合物(ASP)三元複合驅為代表的技術已成為三次采油領域的重要研究方向。傳統的無機堿加入到地層中，會與原油中高價陽離子發生反應堵塞地層，而有機堿由於堿性小，不易與地層中金屬離子發生結垢現象，會與石油酸發生化學反應，但與無機堿相比而言差距極小。因此，研究高效新型的有機堿型表麵活性劑具有較廣的應用前景。

甜菜堿兩性表麵活性劑分子中兩親水基團由陽離子和陰離子組成，該類表麵活性劑具有良好的配伍性能和協同增效作用，多數是采用與各種有機堿複配的形式使用。目前，針對有機堿類表麵活性劑的研究較少。本研究合成一種兼具有機堿和表麵活性劑的多胺類甜菜堿表麵活性劑，以期在新二元複合驅中有效提高采收率。

1實驗部分

1.1實驗材料及儀器

實驗材料: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，南通博雅環保科技有限公司;去離子水，實驗室自製;油樣為新疆原油，克拉瑪依油田。

實驗儀器:RE-52AA型旋轉蒸發儀，鄭州瑞涵儀器有限公司; dIFT雙通道動態界麵張力儀、Delta-8全自動高通量撸撸社软件下载免费版,芬蘭Kibron公司;KRUSS型光學接觸角測量儀,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，上海弘懿儀器設備有限公司;多功能岩心實驗驅替裝置，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

將N-牛脂基三胺置於三口燒瓶中，加入適量無水乙醇作為溶劑，攪拌使原料完全溶解。隨後，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體係中。將油浴溫度調節至25℃並保持恒定，持續反應24h。反應完成後，采用減壓蒸餾方法去除體係中的無水乙醇及未反應的N-牛脂基三胺，最終獲得淡黃色蠟狀產物即為中間體。

1.2.2中間體與氯羥基丙磺酸鈉的季銨化反應

向三口燒瓶中依次加入一定量的中間體和無水乙醇，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，用恒壓滴液漏鬥緩慢滴加到三口燒瓶，1h內滴加結束;在80℃下反應8h,用NaOH溶液將體係pH調節至9;反應結束後旋蒸除去乙醇和水，用熱乙醇進行過濾以去除無機鹽雜質，隨後通過旋轉蒸發儀脫除乙醇溶劑;利用氯仿溶劑進行重結晶，最終獲得淡黃色膏狀的多胺型甜菜堿表麵活性劑產物，其合成反應式如圖1所示。

1.3結構表征

1.3.1傅裏葉紅外光譜(FT-IR)測試

稱取少量的TDMS,用傅裏葉紅外光譜儀測試TDMS表麵活性劑的紅外光譜,掃描範圍500~4 000 cm⁻¹,於室溫下進行測定。

1.3.2氫核磁共振波譜(¹H NMR)測試

稱取少量的 TDMS,用 CHCl₃作溶劑,采用AVANCE NEO 600MHz型核磁共振儀對 TDMS進行 ¹H NMR表征。

1.4性能測試

1.4.1界麵張力測定

分別配製質量分數(下同)為 0.3%的 TDMS溶液和 0.3%的 LHSB+1.0%有機堿溶液,測定不同表麵活性劑與原油之間的界麵張力值。測量方法如下:室溫下，啟動儀器的恒溫係統，控溫在 (60±0.1)℃之間;將待測試體係的表麵活性劑溶液用微型注射器抽出,注滿毛細管(注入毛細管前潤洗 3~4次);注入 0.5 μL煤油(毛細管中不允許有氣泡)快速地把毛細管安裝在芬蘭Kibron dIFT雙通道動態界麵張力儀上,調節轉速 6000 r/min,每隔 10min記錄數據。

1.4.2表麵張力測定

將不同有機堿與 LHSB表麵活性劑複配,測量其臨界膠束濃度,與TDMS表麵活性劑進行對比。測量方法:采用吊環法測定表麵活性劑 TDMS的臨界膠束濃度下的表麵張力 γ_cmc,每組實驗重複 3次後取均值。將質量濃度換算為物質的量濃度 C,繪製 γ-lgC關係曲線,通過數據擬合確定 TDMS的臨界膠束濃度(CMC)及對應表麵張力 γ_cmc。實驗過程依據SY/T 5370-2018《表麵及界麵張力測定方法》標準執行，使用儀器為芬蘭Kibron公司生產的Delta-8全自動高通量撸撸社软件下载免费版。