CN101671031A - 一种无机硅磷酸盐低聚物的制备及其应用 - Google Patents
一种无机硅磷酸盐低聚物的制备及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种无机硅磷酸盐低聚物的制备及其应用,该无机硅磷酸盐低聚物的制备方法,该方法包括下列步骤:室温条件下,取10~50份的Na2SiO3溶于300~500份的水中,搅拌20分钟,溶液澄清后,加入10~60份的Na3PO4搅拌60分钟,溶液澄清后加入1~5份交联剂继续搅拌3~4小时,然后升温至60~80℃,恒温8~12小时,蒸干溶剂得到白色粉末,将白色粉末放入高温炉中800~1000℃焙烧6~8小时,降至室温得到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该无机硅磷酸盐低聚物与表面活性剂、聚合物形成新的三元复合体系,与原油形成超低界面张力,可大幅提高原油采收率。同时具有缓蚀、阻垢性能。
Description
技术领域:
本发明涉及一种油田采油用的新的无机硅磷酸盐低聚物,具体地说涉及用无机硅磷酸盐低聚物替代现三元复合驱ASP体系中的强碱的方法。
背景技术:
三元复合驱油技术是油田的开采继聚合物驱后,近几年发展起来的一种新的提高采收率的方法,该技术已成为原油持续稳产的主要接替采油技术。三元复合驱是由碱、表面活性剂及聚合物组成,各组分按一定的比例而制成驱油体系,简称ASP。从已经使用的三元复合驱的油田矿场的结果来看,采收率比水驱提高20%以上,其经济效益和社会效益十分可观。但是,在矿场也同时发现,由于采用高浓度的强碱,各矿场不同程度出现了对底层的伤害、三元采出井结垢、卡泵、杆断现象等问题。当前三元复合驱需要解决的技术问题的途径,就是采用无碱的或弱碱的三元驱油体系,同时体系应具有缓蚀、阻垢性能。
发明内容:
为了解决背景技术中的问题,本发明提供了一种无机硅磷酸盐低聚物制备技术及其应用,由该方法制备的无机硅磷酸盐低聚物适用于盐-表面活性剂-聚合物三元复合驱油,该驱油体系能与原油形成10-3mN/m甚至10-5mN/m超低界面张力,可大幅提高原油采收率。有缓蚀率达到>80%、阻垢性能>50%,可有效地解决了强碱对地层的伤害、设备的腐蚀等问题。
本发明的技术方案是:该无机硅磷酸盐低聚物的制备方法包括下列步骤:室温条件下,取10~50份的Na2SiO3溶于300~500份的水中,搅拌20分钟,溶液澄清后,加入10~60份的Na3PO4搅拌60分钟,溶液澄清后加入1~5份交联剂继续搅拌3~4小时,然后升温至60~80℃,恒温8~12小时,蒸干溶剂得到白色粉末,将白色粉末放入高温炉中800~1000℃焙烧6~8小时,降至室温得到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物,上述的原料按重量份计量。
无机硅磷酸盐低聚物具有如下特点:
1、硅磷酸盐低分子聚合物在溶液中具有体积大、较强的络合能力,可有效络合钙镁等高阶态阳离子;
2、多电荷的离子体,在水溶液中分散性好、稳定;
3、高电荷的离子,对高价态离子有很强的静电作用;
4、该产品部分水解,其水溶液呈弱碱性。
上述方法制备的无机硅磷酸盐低聚物在三次采油中的应用,将无机硅磷酸盐低聚物-表面活性剂-聚合物配制成三元复合驱油体系,该驱油体系包括以下几种组分:
(1)阴离子表面活性剂0.05%~0.3%,
(2)聚合物0.1%~0.3%,
(3)无机硅磷酸盐低聚物0.3%~1.0%,
(4)余量为油田注入清水或污水,各组分按重量百分比计。
上述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐中的一种或几种;聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺分子量为300~5000万。
上述表面活性剂-聚合物-无机盐三元复合驱油体系与大庆地下原油可以达到10-3~10-5mN/m的超低界面张力,可有效地驱替油层中的剩余油,提高原油采收率25%(00IP)以上。
本发明所述配方体系在三次采油中的应用,在配方体系中加入聚合物为水溶性聚丙烯酰胺,分子量300~5000万。它具有控制粘度的作用。本发明所述的一种用于三次采油用表面活性剂配方体系在实际应用,当油田是均质地层或低渗透油田时,就不需要加入聚合物,可以单独使用表面活性剂,还可以加入无机盐;对于中高渗透油田,可以使用表面活性剂,加入无机盐,还可以进一步加入聚合物,都能够达到最佳驱油效果。
本发明所述表面活性剂配方体系在三次采油中的应用中,表面活性剂可以是一种,也可以是几种表面活性剂,还可以进一步加入其他阴离子表面活性剂/非离子表面活性剂/两性表面活性剂组成新的配方体系与地下原油能够达到10-3~10-5mN/m的超低界面张力,提高原油采收率。
在实际应用中,由于油田区块的不同,油藏条件不一致,原油、地下水、粘土矿物的成分不同,因此针对不同的油藏条件,就可选择不同组合、不同比例制成表面活性剂-聚合物-无机盐三元复合驱油体系,以达到最佳驱油效果。
本发明所制备的无机硅磷酸盐低聚物与表面活性剂、聚合物所组成的三元复合驱油体系具有以下优点:
(1)不含碱,本发明中表面活性剂配方体系在无碱条件下,仍能与地下原油形成10-3~10-5mN/m的超低界面张力,不但克服了在现场应用时高浓度强碱对地层和油井的巨大伤害,而且也符合环保要求,对设备无伤害,能够达到最佳的驱油效果;
(2)表面活性剂极低的浓度0.05%条件下,本发明无机盐复合体系,仍能与地下原油形成超低界面张力;
(3)具有良好的缓蚀阻垢性能;
(4)可以提高原油采收率25%(00IP)以上,且成本很低,可以为油田带来巨大的经济效益。
本发明具有如下有益效果:该无机硅磷酸盐低聚物可替代现有三元复合驱中的强碱,与表面活性剂、聚合物形成新的三元复合体系。该无机硅磷酸盐低聚物复合体系与原油形成超低界面张力,可大幅提高原油采收率。同时具有缓蚀、阻垢性能。可有效地解决了强碱对地层的伤害、设备的腐蚀等问题。
具体实施方式:
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例1:
室温条件下,取30份的Na3SiO3溶于350份的水中,搅拌20分钟,溶液澄清后,加入40份的Na3PO4搅拌60分钟,溶液澄清后加入2份交联剂HLX-1继续搅拌3小时。然后升温至65℃,恒温9小时,蒸干溶剂,等到白色粉末。将白色粉末放入高温炉中850℃焙烧8小时,降温至室温等到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该产品溶于水。
实施例2:
室温条件下,取20份的Na2SiO3溶于350份的水中,搅拌20分钟,溶液澄清后,加入60份的Na3PO4搅拌60分钟,溶液澄清后加入3份交联剂HLX-1继续搅拌3小时。然后升温至75℃,恒温8小时,蒸干溶剂,等到白色粉末。将白色粉末放入高温炉中900℃焙烧6小时,降温至室温等到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该产品溶于水。
实施例3:
室温条件下,取50份的Na2SiO3溶于500份的水中,搅拌20分钟,溶液澄清后,加入20份的Na3PO4搅拌60分钟,溶液澄清后加入5份交联剂HLX-1继续搅拌4小时。然后升温至80℃,恒温12小时,蒸干溶剂,等到白色粉末。将白色粉末放入高温炉中950℃焙烧8小时,降温至室温等到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物。该产品溶于水。
一、缓蚀性能的测定:
下述实施例按照《中华人民共和国国家标准GB/T18175-2000,水处理剂缓蚀性能的测定-旋挂片法》,采用RCC-I型旋转挂片腐蚀试验仪进行缓蚀实验。试片为20#碳钢,温度为50℃,预膜时间24h,运行时间48h,旋转挂片速度为75r/min。阻垢实验方法主要参照《中华人民共和国国家标准GB/T16632 1996,水处理剂阻垢性能的测定一一碳酸钙沉积法》,实验过程不添加硼砂。实验水质分别如表1和表2所示,总硬度和总碱度分别以CaCO3计。
仪器:RCC-I旋转挂片仪,恒温水浴锅。
试验试剂:硅酸钠、水玻璃、层状硅酸钠、磷酸三钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、硼砂、氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、EDTA、酒石酸、柠檬酸等分析测试用试剂均为分析纯。
二、阻CaCO3垢性能测定:
参照GB/T 6632-96“水处理剂阻垢性能的测定”。阻CaCO3垢性能评定试验条件:[Ca2+]=250mg/L、[HCO3-]=250mg/L(均以CaCO3计),pH9.0,80℃,10hr。
三、界面张力的测定:
1、大庆采油厂,其水质和原油性质如下:
①水质矿化度:4500mg/L,NaCI=3460.6mg/L。,Na2SO4=147.9mg/L,KCl=839.4mg/L。,NaHCO3=185.2mg/L
②地层渗透率:2.5μm2;油层温度:45℃;含蜡量24.12wt%;
③原油密度:0.87g/mL;原油粘度:13.4mPaS(56℃)。
2、油水界面张力的测定:
实验条件:45℃;界面张力的转速5000转/分钟;
3、仪器:500型旋转滴界面张力仪。
实施例4:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.05%;(2)聚丙烯酰胺0.15%;(3)无机硅磷酸盐低聚物0.4%;(4)余量为油田注入清水或污水
实施例5:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.05%;(2)聚丙烯酰胺0.15%;(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%;(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例6:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.15%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.3%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例7:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.15%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例8:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.10%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例9:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.10%,(3)无机硅磷酸盐低聚物1.0%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例10:
(1)重烷基苯磺酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.15%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例11:
(1)重烷基苯磺酸磺酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.10%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例12:
(1)烷基苯磺酸钠盐0.05%,(2)聚丙烯酰胺0.15%,(3)无机硅磷酸盐低聚物1.0%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例13:
(1)烷基苯磺酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.15%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例14:
(1)烷基苯磺酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.10%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例15:
(1)烷基苯磺酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.2%,(3)无机硅磷酸盐低聚物1.0%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例16:
(1)石油磺酸钠盐0.05%,(2)聚丙烯酰胺0.1%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例17:
(1)石油磺酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.1%(3),无机硅磷酸盐低聚物0.8%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例18:
(1)石油磺酸钠盐0.2%,(2)聚丙烯酰胺0.1%(3),无机硅磷酸盐低聚物1.0%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例19:
(1)石油磺酸钠盐03%,(2)聚丙烯酰胺0.1%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例20:
(1)石油羧酸钠盐0.05%,(2)聚丙烯酰胺0.1%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.4%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例21:
(1)石油羧酸钠盐0.1%,(2)聚丙烯酰胺0.1%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例22:
(1)石油羧酸钠盐0.2%,(2)聚丙烯酰胺0.1%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例23:
(1)石油羧酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.1%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例24:
(1)石油羧酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.15%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.6%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例25:
(1)石油羧酸钠盐0.3%,(2)聚丙烯酰胺0.2%,(3)无机硅磷酸盐低聚物0.8%,(4)余量为油田注入清水或污水。
实施例1-实施例3各原料采用重量份,实施例4-实施例25各组分采用重量百分比。
以上实施例界面张力、缓蚀阻垢性能测定结果 表1
实施例 | 界面张力(mN/m) | 阻垢率 | 缓蚀率 |
4 | 3.5×10-3 | 87.3% | 59.1% |
5 | 2.6×10-3 | 83.6% | 61.9% |
6 | 1.1×10-3 | 84.7% | 65.1% |
7 | 2.1×10-3 | 86.3% | 57.6% |
8 | 7.3×10-4 | 85.3% | 60.1% |
9 | 3.7×10-3 | 84.2% | 61.7% |
10 | 4.1×10-3 | 85.0% | 58.5% |
11 | 2.3×10-3 | 87.1% | 59.6% |
12 | 5.3×10-4 | 89.1% | 61.9% |
13 | 4.9×10-3 | 83.4% | 63.2% |
14 | 3.9×10-3 | 86.5% | 59.5% |
15 | 2.5×10-3 | 85.9% | 64.0% |
16 | 4.7×10-3 | 86.5% | 58.4% |
17 | 3.3×10-3 | 83.6% | 61.8% |
18 | 6.1×10-3 | 85.0% | 60.4% |
19 | 3.6×10-3 | 87.1% | 59.7% |
20 | 5.2×10-3 | 86.1% | 57.3% |
21 | 3.7×10-3 | 86.5% | 60.0% |
22 | 1.6×10-3 | 87.0% | 59.6% |
23 | 3.6×10-3 | 89.1% | 60.9% |
24 | 4.1×10-3 | 86.6% | 62.4% |
25 | 2.9×10-3 | 85.9% | 61.7% |
交联剂HLX-1由大庆高新区华龙祥化工有限公司提供。
Claims (3)
1、一种无机硅磷酸盐低聚物的制备方法,该方法包括下列步骤:室温条件下,取10~50份的Na2SiO3溶于300~500份的水中,搅拌20分钟,溶液澄清后,加入10~60份的Na3PO4搅拌60分钟,溶液澄清后加入1~5份交联剂继续搅拌3~4小时,然后升温至60~80℃,恒温8~12小时,蒸干溶剂得到白色粉末,将白色粉末放入高温炉中800~1000℃焙烧6~8小时,降至室温得到透明固体即为无机硅磷酸盐低聚物,上述的原料按重量份计量。
2、权利要求1所制备的无机硅磷酸盐低聚物在三次采油中的应用,将无机硅磷酸盐低聚物-表面活性剂-聚合物配制成三元复合驱油体系,该驱油体系包括以下几种组分:
(1)阴离子表面活性剂0.05%~0.3%,
(2)聚合物0.1%~0.3%,
(3)无机硅磷酸盐低聚物0.3%~1.0%,
(4)余量为油田注入清水或污水,各组分按重量百分比计。
3、根据权利要求2所述的无机硅磷酸盐低聚物在三次采油中的应用,其特征为:阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐中的一种或几种;聚合物为阴离子型聚丙烯酰胺分子量为300~5000万。
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