碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱是适合我国大多数油田的一项三次采油技术,可以使采收率在水驱的基础上进一步提高15-20%,但近年来的矿场实验表明,碱的使用可引起多价离子沉淀、岩石矿物溶蚀等副作用,严重的可能导致油井报废。为此近年来三次采油向无碱化方向发展。然而ASP三元复合驱中使用的表面活性剂在无碱条件下大多无效,因此需要开发新型表面活性剂以适应无碱二元复合驱。双十二烷基甲基甜菜碱(diC12甜菜碱)已被证明是优良的无碱驱油用表面活性剂,但采用传统的氯乙酸合成工艺叔胺转化率只能达到70%左右。为此本文试图通过系统的研究以揭示转化率偏低的原因并提出改进措施,在此基础上进行中试放大实验。本文首先研究了diC12甜菜碱产品中游离叔胺和活性物含量的测定方法,以便监测叔胺转化率。结果表明,可以通过盐酸-异丙醇直接滴定测定产品中游离叔胺含量,在此基础上可用两相滴定法测定产品中活性物含量。合成diC12甜菜碱过程中,由于反应温度高(100℃左右),氯乙酸的水解不可避免。采用高效液相色谱法可以测定水解产物羟基乙酸和残存氯乙酸的含量。分析表明,实际反应体系反应6h后氯乙酸即已消耗殆尽,其中仅70%左右转变成甜菜碱,而氯乙酸的最终水解率达到27%左右。合成diC12甜菜碱的反应是非均相反应,加快搅拌速率和添加乳化剂都可以改善反应体系的非均质性,从而提高叔胺转化率。在其它反应条件相同的情况下,提高搅拌速度和添加乳化剂可使叔胺转化率提高7%左右,但最终转化率都只能达到80%左右。显然提高叔胺转化率的关键是保证体系中有足够的氯乙酸并防止其水解。提高氯乙酸/叔胺摩尔比可以提高转化率,例如氯乙酸/叔胺摩尔=1.8时,转化率可达到86%,但生产成本和浪费过大。控制氯乙酸/叔胺摩尔比=1.1,NaOH/氯乙酸摩尔比=1.1,在反应6h后一次性补加20%的氯乙酸和相应的氢氧化钠,再反应4h,氯乙酸/叔胺总摩尔比不超过1.3,可使叔胺最终转化率提高到85%左右。在上述优化工艺条件下用0.5 M3反应釜进行了两次中试,叔胺转化率分别达到85.6%和84.4%,平均85%,产品活性物含量达到64%左右,表明中试工艺条件稳定可靠。用中试获得的diC12甜菜碱为主表面活性剂配制的无碱驱油剂具有优良的性能,45℃下在0.05%~0.3%活性物浓度范围内能使大庆原油/地层水界面张力降至10-3mN/m数量级,天然岩芯驱油实验在水驱基础上平均提高采收率17.8%,达到大庆无碱驱油剂的技术指标。