CN102191030A - 一种驱油表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱油表面活性剂及其制备方法；将渣油磺酸盐表面活性剂、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐，放置于混合釜中，开动搅拌，升温至45℃，缓慢加入异丙醇和水，继续搅拌45～60分钟，降温出料得到驱油表面活性剂；各组分按重量百分比为：渣油磺酸盐表面活性剂70～80％，辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐10～15％，异丙醇2～5％，其余为水；本发明的驱油表面活性剂在高温、高矿化度、无碱的条件下可使油水界面张力降至10^-3mN/m的超低水平，单独的驱油表面活性剂可提高采收率幅度达到13.5％以上，在高温、高盐油藏的三次采油领域具有广阔的应用前景。

Description

一种驱油表面活性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及三次采油技术领域，特别涉及一种适用于高温、高盐油藏的驱油表面活性剂及其制备方法。

背景技术

三次采油中应用较多的是包含表面活性剂的各种化学驱油技术，例如：三元复合驱、二元复合驱以及表面活性剂驱等。表面活性剂在这些驱油过程中起着重要作用，它主要是通过降低油水界面张力和提高毛细管数达到提高采收率的目的。对于普通油藏，驱油表面活性剂的研究比较成功，应用效果也比较理想，如石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐可与地层流体配伍、形成超低界面张力，达到提高采收率的目的。但对于高温、高盐油藏，石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐不能很好地与地层流体配伍，无法形成超低界面张力，达不到提高采收率的目的。原因是烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐在这类油藏条件下结构容易发生破坏或改变，提高采收率效果变差。因此，有针对性地研究能够适用于高温、高盐油藏的三次采油表面活性剂具有十分重要的意义。

对于高温、高盐油藏的驱油，人们通常采取的方法是将非离子和阴离子表面活性剂复配，但这种复配体系由于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的性质差异大，而在地层运移过程中发生严重的“色谱分离”。为克服这一缺陷，人们将阴离子、非离子基团同时设计到一个表面活性剂的分子结构中，实现优势互补，获得不会出现“色谱分离”的单一表面活性剂体系。但是，在目前情况下这种表面活性剂的生产工艺还比较复杂，生产成本仍较高，大量使用在经济上油田难以接受。而且当单独使用这种表面活性剂驱油时，其产生超低界面张力的浓度范围和矿化度范围较窄。所以急需研制开发一种廉价、高效的驱油表面活性剂体系来满足高温、高盐油田提高采收率的需要。该种驱油表面活性剂不仅成本低廉、油水界面张力可以达到10^-3mN/m的超低水平，而且体系中的不同组分性能相近，不至于发生严重的“色谱分离”。该发明就是针对上述要求而提出的。

发明内容

本发明的目的是提供一种廉价、高效的适用于高温、高盐油藏的驱油表面活性剂及其制备方法。廉价是指该种表面活性剂原料易得，生产成本低；高效是指油水界面张力能够达到10^-3mN/m的超低水平，提高采收率在13.5％以上。

本发明的技术方案如下：

适用于高温、高盐油藏的驱油表面活性剂，包括渣油磺酸盐表面活性剂、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐、异丙醇和水，各组分的重量百分比为：渣油磺酸盐表面活性剂70～80％，辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐10～15％，异丙醇2～5％；其余为水。

其中：制备渣油磺酸盐表面活性剂的原料和重量百分比为为：减压渣油，余量；三氧化硫，5～10％；异丙醇，8～10％；30％质量浓度的氢氧化钠溶液，15～20％。

其中：制备辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂的原料和重量百分比为：中间体辛基酚磺酸钠余量；氢氧化钠0.2～1.0％；环氧乙烷25～30％。

其中：制备中间体辛基酚磺酸钠的原料和配比为：辛基酚0.3～0.5mol；SO₃0.5～0.8mol；NaOH 0.5～0.8mol。

本发明适用于高温、高盐油藏的驱油表面活性剂的制备方法分为以下四部完成：

(1)、渣油磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入减压渣油，开动搅拌，加热升温至45℃，接着通入5～10％的SO₃进行磺化反应，待反应完全温度不再升高时，老化1小时并保持温度在45℃左右，再加入8～10％的异丙醇搅拌均匀，最后缓慢滴加15～20％的浓度为30％的氢氧化钠溶液进行中和反应，反应过程中控制温度不超过55℃，反应完毕，搅拌1.0小时，得到渣油磺酸盐。

(2)、中间体辛基酚磺酸钠的制备

首先在反应釜中加入0.3～0.5mol的辛基酚，在40℃下通入0.5～0.8mol的SO₃进行磺化反应，反应完毕后滴加含NaOH 0.5～0.8mol的30％的溶液，中和至pH值为8～9。真空干燥得到中间体辛基酚磺酸钠。

(3)、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入中间体辛基酚磺酸钠、0.2～1.0％的氢氧化钠，开动搅拌，加热升温至130℃，抽空、充氮，接着缓慢加入25～30％的环氧乙烷，反应压力0.25～0.4MPa、反应温度135～145℃。待加完环氧乙烷后继续反应0.5小时，降温出料得到辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐。

(4)、驱油表面活性剂体系的制备

最后，按照制备高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂配方的重量比：渣油磺酸盐表面活性剂70～80％、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐10～15％，放置于混合釜中，开动搅拌，升温至45℃，缓慢加入重量比为2～5％的异丙醇以及水，继续搅拌45～60分钟，降温出料得到高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂。

与现有驱油表面活性剂技术和产品相比，本发明的驱油表面活性剂具有以下特点：

(1)本发明所提供的驱油表面活性剂在无碱条件下使用，可以在较宽的浓度范围和较高的矿化度下使油水界面张力达到10^-3mN/m的超低水平，避免了使用强碱、弱碱可能给油藏以及地面设备带来的结垢和伤害问题；

(2)产品的活性物含量在45～50％范围内；

(3)产品的热稳定性好，在地层温度11O℃，产品不分解，界面张力性能保持稳定；

(4)产品的耐盐能力强，在矿化度40000mg/L，钙镁离子700mg/L的情况下，油水界面张力仍然可以达到1O^-3mN/m的超低水平；

(5)本发明产品的组成的主要成分均为磺酸盐型，能在一定程度上避免“色谱分离”现象的发生。

具体实施方式

下面通过具体制备实施例及实验例进一步说明本发明。

实施例1：

(1)、渣油磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入余量的减压渣油，开动搅拌，加热升温至45℃，接着通入6％的SO₃进行磺化反应，待反应完全温度不再升高时，老化1小时并保持温度在45℃左右，再加入8％的异丙醇搅拌均匀，最后缓慢滴加15％的浓度为30％的氢氧化钠溶液进行中和反应，反应过程中控制温度不超过55℃，反应完毕，搅拌1.0小时，得到渣油磺酸盐。

(2)、中间体辛基酚磺酸钠的制备

首先在反应釜中加入0.3mol的辛基酚，在40℃下通入0.5mol的SO₃进行磺化反应，反应完毕后滴加含NaOH 0.5mol的30％的溶液，中和至pH值为8～9。真空干燥得到中间体辛基酚磺酸钠。

(3)、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入余量的中间体辛基酚磺酸钠、0.3％的氢氧化钠，开动搅拌，加热升温至130℃，抽空、充氮，接着缓慢加入22％的环氧乙烷，反应压力0.25～0.4MPa、反应温度135～145℃。待加完环氧乙烷后继续反应0.5小时，降温出料得到辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐。

(4)、驱油表面活性剂体系的制备

最后，按照制备高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂配方的重量比：渣油磺酸盐表面活性剂75％、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐12％，放置于混合釜中，开动搅拌，升温至45℃，缓慢加入重量比为2％的异丙醇以及水，继续搅拌45分钟，降温出料得到高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂。

将产品进行界面张力得测试：

(1)测试仪器：TX-500C旋转滴界面张力仪(SY/T5370-1999)

(2)测试温度：80℃

(3)原油：华北油田晋45断块脱水脱气原油(测试温度下密度0.87mg/L)

(4)水：华北油田晋45断块地层水(矿化度约40000mg/L，钙镁离子700mg/L)

(5)驱油剂组成：主要成分(w％)：实施条件1

界面张力测试结果如表1所示：

表1实例1中驱油表面活性剂与华北晋45断块原油的界面张力

为了考察实施条件1驱油表面活性剂的耐温效果，将该体系0.2％浓度的溶液放置在地层温度110℃的恒温箱中老化192小时，取出后测试油水界面张力，界面张力为5.78×10^-3mN/m。

经物理模拟试验，单个0.2％浓度的驱油表面活性剂驱油比水驱提高采收率达到13.5％。

实施例2：

(1)、渣油磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入余量的减压渣油，开动搅拌，加热升温至45℃，接着通入10％的SO₃进行磺化反应，待反应完全温度不再升高时，老化1小时并保持温度在45℃左右，再加入9％的异丙醇搅拌均匀，最后缓慢滴加20％的浓度为30％的氢氧化钠溶液进行中和反应，反应过程中控制温度不超过55℃，反应完毕，搅拌1.0小时，得到渣油磺酸盐。

(2)、中间体辛基酚磺酸钠的制备

首先在反应釜中加入0.5mol的辛基酚，在40℃下通入0.8mol的SO₃进行磺化反应，反应完毕后滴加含NaOH 0.8mol的30％的溶液，中和至pH值为8～9。真空干燥得到中间体辛基酚磺酸钠。

(3)、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入余量的中间体辛基酚磺酸钠、0.8％的氢氧化钠，开动搅拌，加热升温至130℃，抽空、充氮，接着缓慢加入25％的环氧乙烷，反应压力0.25～0.4MPa、反应温度135～145℃。待加完环氧乙烷后继续反应0.5小时，降温出料得到辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐。

(4)、驱油表面活性剂体系的制备

最后，按照制备高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂配方的重量比：渣油磺酸盐表面活性剂80％、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐13％，放置于混合釜中，开动搅拌，升温至45℃，缓慢加入重量比为3％的异丙醇和水，继续搅拌60分钟，降温出料得到高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂。

将产品进行界面张力得测试：

(1)测试仪器：TX-500C旋转滴界面张力仪(SY/T5370-1999)

(2)测试温度：80℃

(3)原油：华北油田晋45断块脱水脱气原油(测试温度下密度0.87mg/L)

(4)水：华北油田晋45断块地层水(矿化度约40000mg/L，钙镁离子700mg/L)

(5)驱油剂组成：主要成分(w％)：实施条件2

界面张力测试结果如表2所示：

表2实例2中驱油表面活性剂与华北晋45断块原油的界面张力

为了考察实施条件2驱油表面活性剂的耐温效果，将该体系0.2％浓度的溶液放置在地层温度110℃的恒温箱中老化192小时，取出后测试油水界面张力，界面张力为5.86×10^-3mN/m。

经物理模拟试验，单个0.2％浓度的驱油表面活性剂驱油比水驱提高采收率达到14.2％。

通过以上试验可以看出，本发明所提供的驱油表面活性剂，可以在较宽的化学剂浓度范围、较高的矿化度以及无碱条件下使油水界面张力达到10^-3mN/m的超低水平。经过110℃高温老化后，油水界面张力依然保持10^-3mN/m超低水平。说明该驱油表面活性剂具有较好的耐温、耐盐性能，而且提高采收率效果明显。表明这种驱油表面活性剂在高温、高盐油藏三次采油领域将具有广阔的应用前景。

Claims (2)

1.一种驱油表面活性剂的制备方法，其特征在于：各组分按重量百分比为：渣油磺酸盐表面活性剂70～80％，辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐10～15％，异丙醇2～5％，其余为水；

其中：制备渣油磺酸盐表面活性剂的原料和按重量百分比为：三氧化硫5～10％；异丙醇，8～10％；30％质量浓度的氢氧化钠溶液15～20％；减压渣油余量；

其中：制备辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂的原料和按重量百分比为：氢氧化钠0.2～1.0％；环氧乙烷25～30％；中间体辛基酚磺酸钠余量；

其中：制备中间体辛基酚磺酸钠的原料和配比为：辛基酚0.3～0.5mol；SO₃0.5～0.8mol；NaOH 0.5～0.8mol；

分为以下四步完成：

(1)、渣油磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入减压渣油、开动搅拌，加热升温至45℃，接着通入SO₃进行磺化反应，待反应完全温度不再升高时，老化1小时并保持温度在45℃，再加入异丙醇搅拌均匀，最后缓慢滴加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液进行中和反应，反应过程中控制温度不超过55℃，反应完毕，搅拌1.0小时，得到渣油磺酸盐；

(2)、中间体辛基酚磺酸钠的制备

首先在反应釜中加入辛基酚，在40℃下通入SO₃进行磺化反应，反应完毕后滴加质量30％的NaOH溶液，中和至pH值为8～9，真空干燥得到中间体辛基酚磺酸钠；

(3)、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的制备

首先在反应釜中加入中间体辛基酚磺酸钠、氢氧化钠，开动搅拌，加热升温至130℃，抽空、充氮，接着缓慢加入环氧乙烷，反应压力0.25～0.4MPa、反应温度135～145℃，待加完环氧乙烷后继续反应0.5小时，降温出料得到辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐；

(4)、驱油表面活性剂的制备

最后，按重量百分比将渣油磺酸盐表面活性剂、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐，放置于混合釜中，开动搅拌，升温至45℃，缓慢加入异丙醇和水，继续搅拌45～60分钟，降温出料得到驱油表面活性剂。

2.一种驱油表面活性剂，其特征在于：是根据权利要求1所述的制备方法制备的驱油表面活性剂。