CN102250605B - 一种驱油用表面活性剂配方体系及其在三次采油中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面活性剂配方体系，及其在三次采油工艺中的应用。该表面活性剂配方体系包括脂肪酰胺烷基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基羧酸盐。该表面活性剂配方体系—聚合物二元复合驱油体系，无须加碱，对地层没有伤害，与地下原油在使用浓度为0.05～0.3%范围内可与原油形成10-3～10-4mN/m超低界面张力，可有效地驱替油层中剩余油，提高原油采油率18%以上。
Description
技术领域
本发明属于油田化学领域，具体涉及一种驱油用表面活性剂配方体系及其在三次采油中的应用。
背景技术
许多油田经过一次及二次采油后已陆续进入开发后期，但仍有大量的残油滞留在地层中，三次采油技术因此得到广泛重视。三次采油技术主要包括聚合物驱、化学复合驱、气体混相驱、蒸汽驱、微生物驱等。其中，化学复合驱是指碱/表面活性剂/聚合物三者之一或两者或三者合一的复合驱油技术，聚合物增加驱替液的粘度，改善油/水流度比和吸水剖面，其粘度弹性还具有一定的洗油效果，表面活性剂降低油/水界面张力，乳化和增溶原油；碱与原油中的酸性物质反应就地生成新的表面活性剂，与外加表面活性剂起协同效应，更大限度地降低油/水界面张力，是提高采收率较高的一种方法。
单一的聚合物驱、碱水驱以及表面活性剂驱各有优缺点，在配伍的条件下，将它们混合或联合使用，在功能和作用机理上优势互补，达到最佳驱油效果的方法。包括：碱水/聚合物二元复合驱、表面活性剂/聚合物二元复合驱和碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱。在三元复合驱技术中，因配方中碱的存在不仅要大幅增加聚合物的浓度，更主要的是大大减小了聚合物的粘弹性，从而降低了聚合物的总体驱油效率。同时由于碱的存在，采出液出现了粘度较高的W/O型乳状液，不仅影响油井产能，也增加了破乳的难度。并且，碱引起的油层和油井结垢也对油田生产造成了严重影响。因此，现在迫切需要一种新型驱油体系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面活性剂配方体系，体系单独使用，无须加碱，对地层没有伤害，且性能稳定，可与原油形成10-3 ~10-4mN/m超低界面张力，具有优异的界面张力和驱油性能，可达到理想的驱油效果。
本发明所采用的技术方案是：该配方体系包括以下几种成分：驱油用表面活性剂配方体系，该配方体系包括以下几种成分：
(1)脂肪酰胺烷基甜菜碱型表面活性剂，其分子式为：
RCONH(CH2)mN+(CH3)2(CH2)nCOO-
其中，R为烷基烃CxH2x+1，x为11~17任意整数，m为2~4任意整数， n为2~4任意整数；
(2)脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂；
(3)烷基羧酸盐；
烷基羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酰胺烷基甜菜碱复配比例质量比为1:1:1~1:3:9。
上述方法配制的表面活性剂配方体系或表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系在三次采油中应用。
该表面活性剂配方体系配制成的的表面活性剂驱油体系或表面活性剂——聚合物二元复合驱油体系与地下原油可以形成10-3 ~10-4mN/m超低界面张力，可有效地驱替油层中的剩余油，提高原油采油率18%以上。
本发明所述的配方体系在三次采油中的应用，在配方体系中可以加入聚合物，聚合物为水溶性聚丙烯酰胺，分子量300万~5000万，它具有控制黏度的作用。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中，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；对于中高渗透油田，可以单独使用表面活性剂，还可以进一步加入聚合物，都能达到理想的驱油效果。
本发明的配方体系还可以加入0~0.8%(重量)的碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠；还可以加入0~0.1%(重量)的助剂，所述的助剂为醇类的丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇，醚类的乙二醇独丁醚、二乙二醇独丁醚，盐类的氯化钠、氯化钾的任意一种或多种混合而成。
本发明的有益效果是：本发明的表面活性剂配方体系，具有毒性低、生物降解性能好，优良抗盐、抗温等特点；它与聚合物组成的二元复合驱油体系在不含碱条件下，仍能与原油形成10-3 ~10-4mN/m超低界面张力，达到理想的驱油效果。不但克服了碱对地层和油井的巨大伤害，也避免了后续处理工序；本发明的表面活性剂配方体系在使用时，即使在很低的浓度下，仍能与原油形成10-3 ~10-4mN/m超低界面张力；应用到三次采油中的表面活性剂配方体系。可有效地驱替油层中的剩余油，提高原油采油率18%以上。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下述实施例中使用的试剂和测试仪器如下：
一、使用试剂
脂肪醇聚氧乙烯醚(OP-10) 江苏省海安石油化工厂
水溶性聚丙烯酰胺 大庆油田助剂厂生产(抗盐聚合物)
实验水 大庆油田采油一厂、四厂清水、污水
原油 大庆油田一厂脱水原油
二、测试仪器：500型旋转滴界面张力仪（美国德克萨斯大学生产），实验温度45℃。
实施例1：
脂肪酰胺烷基甜菜碱的合成：
在装有冷凝管、搅拌器、温度计的1000mL三口烧瓶中，加入384g棕榈酸，加热至60℃，全部熔化后，加入168gN,N-二甲基-1,3丙二胺，通N230分钟除氧，升温至回流温度，反应3小时，再在通N2条件下，180℃蒸馏反应4小时，得到棕榈酸酰胺中间体。
在装有冷凝管、搅拌器、温度计的1000mL三口烧瓶中，加入33g氯乙酸，171g工业乙醇，搅拌下再加入质量百分比为25%的氢氧化钠溶液14g，搅拌一段时间，使其充分反应，并调节体系的pH值至8～9之间，然后，加入上述反应制得的中间体棕榈酸酰胺107g。升温至85℃，恒温反应8小时，即得棕榈酰胺丙基甜菜碱成品。
将硬脂酸钠、十六醇聚氧乙烯醚(OP-10)、上述合成的棕榈酰胺丙基甜菜碱按质量比为1:1.5:5混合，加入适量水，配成质量浓度为20%的溶液，加热到45℃，搅拌30分钟，使其充分溶解。
将上述表面活性剂配方体系0.1%，聚丙烯酰胺（分子量万300~5000万）0.15%和水99.75%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系 
号样；上述方案中的百分比为质量百分比。
或将上述表面活性剂配方体系0.2%，聚丙烯酰胺0.2%和水99.6%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系
号样。
实施例2：
脂肪酰胺烷基甜菜碱的合成：
在装有冷凝管、搅拌器、温度计的1000mL三口烧瓶中，加入284g硬脂酸，加热至60℃，全部熔化后，加入101gN,N-二甲基乙二胺，通N230分钟除氧，升温至回流温度，反应3小时，再在通N2条件下，180℃蒸馏反应5小时，得到棕榈酸酰胺中间体。
在装有冷凝管、搅拌器、温度计的1000mL三口烧瓶中，加入37g氯丙酸，179g工业乙醇，搅拌下再加入质量浓度为25%的氢氧化钠溶液14g，搅拌一段时间，使其充分反应，并调节体系的pH值至8～9之间，然后，加入上述反应制得的中间体硬脂酸酰胺112g。升温至85℃，恒温反应8小时，即得硬脂酰胺乙基甜菜碱成品。
将棕榈酸钠、十四醇聚氧乙烯醚(OP-10)、上述合成的硬脂酰胺乙基甜菜碱按质量为1:2:4混合，加入适量水，配成20%的溶液，加热到45℃，搅拌30分钟，使其充分溶解。
将上述表面活性剂配方体系0.05%，聚丙烯酰胺0.2%和水99.75%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系号样；
或将上述表面活性剂配方体系0.3%，聚丙烯酰胺0.3%和水99.4%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系
号样。上述方案中的百分比为质量百分比。
实施例3：
将上述实施例3中得到的表面活性剂配方体系活性物含量0.3%、聚丙烯酰胺0.2%、水99.35%、碳酸钠0.1%和二乙二醇单丁醚0.05%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系
号样；
或将上述实施例3中得到的表面活性剂配方体系活性物含量0.3%、聚丙烯酰胺0.3%、水99%、硅酸钠0.2%和丙醇0.2%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系
号样；
或将上述实施例3中得到的表面活性剂配方体系活性物含量0.25%、聚丙烯酰胺0.4%、水98.67%、硅酸钠0.6%和氯化钠0.08%混合，搅拌30分钟，得到本发明表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系号样；
实施例4：
本方法制备的表面活性剂配方体系应用于二元复合驱实验：按上述表面活性剂配方体系与聚合物配成二元复合驱油体系，实验结果见表1。
表1
| 原 油 | 样品编号 | 界面张力(×10-3mN/m) |
| 采油一厂原油 | 实施例1制备的 |
4.2 |
| 采油一厂原油 | 实施例1制备的 |
2.5 |
| 采油四厂原油 | 实施例2制备的 |
7.1 |
| 采油四厂原油 | 实施例2制备的号样 | 1.4 |
| 采油五厂原油 | 实施例3制备的 |
6.2 |
| 采油五厂原油 | 实施例3制备的 |
0.92 |
| 采油五厂原油 | 实施例3制备的 |
2.1 |
从上表数据可以看出，本发明表面活性剂配方体系可作为二元复合驱的复配剂，应用于三次采油之中，和大庆油田不同区块的原油均能形成超低界面张力。这里强调的是，当原油性质改变时，界面张力会发生变化。
在气测渗透率为1000md，岩芯中先注入二元段塞0.3PV(孔隙体积)，其组成为表面活性剂剂配方体系实施例2制备的
号样，再注入后续段塞0.1PV(孔隙体积)聚合物，可以提高原油的采油率18%(OOIP)以上。
Claims (7)
1.一种驱油用表面活性剂配方体系，该配方体系包括以下几种成分：
(1)脂肪酰胺烷基甜菜碱型表面活性剂，其分子式为：
RCONH(CH2)mN+(CH3)2(CH2)nCOO-
其中，R为烷基烃CxH2x+1，x为11~17任意整数，m为2~4任意整数， n为2~4任意整数；
(2)脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂；
(3)烷基羧酸盐；
烷基羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酰胺烷基甜菜碱复配比例质量比为1:1:1~1:3:9。
2.根据权利要求1所述的驱油用表面活性剂配方体系，其特征在于:脂肪酰胺烷基甜菜碱型表面活性剂中，R为烷基烃CxH2x+1，x为15~17任意整数，m为2或3，n为2或3；烷基羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酰胺烷基甜菜碱复配质量比为1:1:1~1:2:5。
3.根据权利要求1所述的驱油用表面活性剂配方体系，其特征在于: 烷基羧酸盐为硬脂酸钠或棕榈酸钠。
4.根据权利要求1所述的驱油用表面活性剂配方体系，其特征在于: 在表面活性剂配方体系中加入0~0.8%w/w的碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的驱油用表面活性剂配方体系，其特征在于: 在表面活性剂配方体系中加入0~0.1%w/w的醇类、醚类、盐类助剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的驱油用表面活性剂配方体系，其特征在于：所述的醇类助剂是丙醇、丁醇、戊醇或乙二醇，所述的醚类助剂是乙二醇单丁醚或二乙二醇单丁醚，所述的盐类助剂是氯化钠或氯化钾。
7.一种驱油用表面活性剂配方体系与聚合物组成的二元复合驱油体系包括以下几种成分：
(1) 根据权利要求1所述的驱油用表面活性剂配方体系用量为0.05%~0.3%重量；
(2)聚合物为0~0.5%重量；
(3)余量为油田注入清水或污水，
上述聚合物为水溶性聚丙烯酰胺，分子量300~5000万。
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