CN102373053A

CN102373053A - 泡沫剂组合物及其用途

Info

Publication number: CN102373053A
Application number: CN2010102607487A
Authority: CN
Inventors: 何秀娟; 张卫东; 李应成; 沙鸥
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: CN102373053B

Abstract

本发明涉及一种泡沫剂组合物及其用途，主要解决现有泡沫驱强化采油技术中存在的泡沫剂热稳定性差，遇二价离子沉淀，不能满足高温、高矿化度地层泡沫驱需要的问题。本发明通过采用含有脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐和水的泡沫剂组合物的技术方案，较好的解决了该问题，可用于三次采油泡沫驱中。

Description

泡沫剂组合物及其用途

技术领域

本发明涉及一种泡沫剂组合物及其用途。

背景技术

我国主要油田经过一次和二次开采后已经进入高含水期，如何提高原油采收率，最大限度地开发剩余储量，三次采油技术在保证油田稳产高产方面发挥了非常重要的作用。在三次采油新技术中，化学复合驱仍然是具有很大发展前途的方法之一。其驱油机理主要为聚合物或胶增加驱替水的粘度，降低油水流度比，缓解窜流现象，提高波及效率；表面活性剂和碱降低油/水界面张力，增大毛管数，促使原油自岩石上脱附及有效分散，实现对残余油的有效驱动，从而提高采收率。然而化学复合驱中的聚合物大多为干粉、胶板，故其溶解性非常不好，而且聚合物的耐温抗盐性一直是困扰高温高矿化度油藏应用的难题。

为了提高封堵高渗透层的能力，人们经过大量的研究发现，泡沫具有比聚合物或胶更好的进入并降低高渗透层渗透性的能力。通过添加泡沫剂和气体混合，以泡沫流体的形式进行驱替，可有选择性地封堵高渗透带，调整吸液剖面，增大波及系数，又由于泡沫剂本身是表面活性剂，具有界面活性，降低油/水界面张力，增大毛管数，将可以发挥更好的效果，大幅度提高采收率。

目前市场上的泡沫剂主要有两大类：阴离子型泡沫剂和非离子型泡沫剂。然而，对于高温，高矿化度油藏，由于单独的阴离子泡沫剂与地层水的配伍性较差，容易与地层水中的钙，镁等高价离子形成沉淀，当Ca²⁺、Mg²⁺超过300μg/g时便失去驱油效果；而非离子泡沫剂存在浊点，耐温性能差，地层温度高于浊点，表面活性剂即开始从水中析出，限制了其在三次采油中的应用。而且泡沫是一种热力学不稳定体系，当采用泡沫驱油时，又需要泡沫在地层保留尽可能长的时间。因此，泡沫驱的核心问题是研制发泡能力强，稳定性好，与地层水配伍性能良好，抗温耐盐的泡沫剂体系。

文献CN1648199A公开了一种用于常规油藏的提高采收率的泡沫剂配方，其中所述的发泡剂主剂是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐，但是由于主剂中硫酸酯键的存在使得该体系只能适用于低于100℃的油藏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的泡沫剂热稳定性差，遇二价离子沉淀，不能满足高温高矿化度地层泡沫驱需要的问题，提供一种新的泡沫剂组合物。该组合物具有在矿化度200000mg/L，钙镁离子浓度8000mg/L的地层水条件下澄清透明，150℃老化10天后泡沫起泡和半衰期基本无变化的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种该泡沫剂组合物的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种泡沫剂组合物，以重量份数计包括以下组份：

(1)0.1～1份的脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐；

(2)0.1～1份的α-烯烃磺酸盐；

(3)90～100份的水；

其中脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐，具有以下分子通式：

式中，M为碱金属、碱土金属或铵基，R为C₈～C₂₄的烷基，n为3～20中的任一整数。

上述技术方案中，碱金属的优选方案为钠或钾，更优选方案为钠，碱土金属优选方案为镁或钙；R优选方案为C₈～C₁₈的烷基，更优选方案为C₁₂～C₁₈的烷基；n的优选方案为3～15中的任意一个整数。以重量百分比计，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐用量优选范围为0.1～1.0％，α-烯烃磺酸盐的用量优选范围为0.1～1.0％。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种泡沫剂组合物应用于泡沫驱强化采油中。

本发明中的脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐的制备方法，包括以下步骤：

a)脂肪醇和环氧乙烷在反应温度为85～160℃，压力为0～0.80MPa表压条件下，在催化剂作用下反应得脂肪醇聚氧乙烯醚；其中所述脂肪醇为含8～24个碳原子的烷基；环氧乙烷与脂肪醇的摩尔比为3～20∶1；所述的催化剂为钙的碱性化合物，用量为脂肪醇重量的0.3～3％；

b)步骤a)合成的脂肪醇聚氧乙烯醚与氯化苄在反应温度为50～80℃条件下，反应2～10小时得脂肪醇聚氧乙烯醚苯；其中脂肪醇聚氧乙烯醚与氯化苄的摩尔比为1∶1～2；

c)步骤b)中合成的脂肪醇聚氧乙烯醚苯与浓硫酸在反应温度为40～60℃条件下，反应0.5～10小时得脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸；其中浓硫酸与脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为2～10∶1。

上述技术方案中a)步骤中的反应温度优选范围为140～160℃，压力优选范围为0.20～0.60MPa表压；b)步骤优选方案为烷基聚氧乙烯醚先在50℃下碱化0.5～2小时，然后再与氯化苄反应中，反应温度优选范围为70～80℃，反应时间优选范围为2～5小时；c)步骤中的反应温度优选范围为40～45℃，反应时间优选范围为2～5小时。所述脂肪醇的烷基优选方案为含有12～18个碳原子的烷基。

本发明中的α-烯烃磺酸盐可以为市售AOS₁₄₁₆，AOS₁₄₁₈，AOS₂₀₂₄等AOS系列。

本发明中脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐将阴离子基团及非离子片段同时设计在一个表面活性剂分子结构中，形成了一类新型的阴-非两性表面活性剂。该分子兼具离子表面活性剂的耐温性能和非离子表面活性剂的抗盐优点，并且与α-烯烃磺酸盐复配使用产生协同效应，可提高整个组合物体系的抗盐性能。本发明的泡沫剂组合物可适用于油藏温度不高于250℃，矿化度低于200000mg/L，钙镁离子浓度低于10000mg/L的油藏。该泡沫剂组合物与氮气，空气，二氧化碳和天然气混合形成稳定的泡沫，应用于中原油田三厂明15注入水泡沫体系室内试验，85℃时罗氏泡沫法测量其发泡体积大于400mL，泡沫扫描测量其半衰期大于7min，阻力因子大于35。

具体实施方式

在实际设计和实施中，本发明是利用耐盐性能好的脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐可以提高α-烯烃磺酸盐的耐盐性这一特点，选择一种脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐与α-烯烃磺酸盐进行复配，通过调节复配比例调整混合泡沫驱油体系的耐盐性能，以适合不同矿化度的油藏地层。下面通过实施例对本发明做进一步阐述。

【实施例1】

(1)向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入93g(0.5摩尔)十二醇和醇重量1％的氧化钙催化剂，边通氮气边加热到135℃时，加入8g水，搅拌反应1小时。然后先常压蒸水，后减压在20毫米汞柱真空下，于140℃真空20分钟蒸除水分，将该溶液降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论酸量20重量％的浓硫酸。将体系温度加热至80～90℃，开启真空系统，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入155克环氧乙烷，控制压力＜0.60MPa进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧乙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得十二醇聚氧乙烯(7)醚。

(2)将步骤(1)所合成的十二醇聚氧乙烯(7)醚240g(0.5摩尔)及40g研细的氢氧化钠粉末置于反应器中，开动搅拌装置≤50℃下，碱化2小时，升温至80℃缓缓滴加含216克35重量％的氯化苄苯溶液，加完之后，在回流状态下继续反应5小时，经后处理得产品十二醇聚氧乙烯(7)醚苯。

(3)将步骤(2)所合成的十二醇聚氧乙烯(7)醚苯290克(0.5摩尔)加入装有温度计、搅拌器的反应器中升温至45℃，搅拌下缓缓滴加200克98重量％的浓硫酸，1.5小时内加完，再保温反应2小时，结束反应，经后处理得十二醇聚氧乙烯(7)醚苯磺酸钠粘稠液体。

(4)取合成的十二醇聚氧乙烯(7)醚苯磺酸钠X(重量)％，α-烯烃磺酸盐AOS₁₄₁₆Y(重量)％，中原油田三厂明15注入水，搅拌20分钟，得一泡沫剂组合物。中原油田三厂明15注入水水质分析结果见表1。在85℃水浴条件下，罗氏法测量该组合物起泡能力和泡沫扫描仪测量其半衰期结果见表2。

表1

水样	K⁺+Na⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Cl^-	SO₄ ^-	HCO₃ ^-	总矿化度mg/L
								三厂明15块	24719	2871	592	37101	13939	217	79439

表2

X(重量)％	0.3	0.5	0.5
				Y(重量)％	0.1	0.1	0.2
起泡量(mL)	450	490	520
				半衰期(min)	7	7.5	8

【实施例2】

取【实施例1】中的泡沫剂组合物装入压力容弹内，放入烘箱在150℃老化10天取出，在85℃水浴条件下，罗氏法测量老化后该组合物起泡能力和泡沫扫描仪测量其半衰期结果见表3。

表3

X(重量)％	0.3	0.5
			Y(重量)％	0.1	0.1
起泡量(mL)	440	470
			半衰期(min)	7	7.5

【实施例3】

取【实施例1】中的泡沫剂组合物十二醇聚氧乙烯(7)醚苯磺酸钠0.5(重量)％，α-烯烃磺酸盐AOS₁₄₁₆ 0.1(重量)％进行封堵性能评价实验，石英砂填制岩心管渗透率4D，以2mL/min速度向砂管注入泡沫剂组合物水溶液，同时以9mL/min的速度压入氮气，测定封堵压差1.55MPa，计算阻力因子为38.8。

【实施例4】

(1)向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入135g(0.5摩尔)十八醇和醇重量1％的氧化钙催化剂，边通氮气边加热到135℃时，加入10克水，搅拌反应1小时。然后先常压蒸水，后减压在20毫米汞柱真空下，于140℃真空20分钟蒸除水分，将该溶液降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论酸量20重量％的浓硫酸。将体系温度加热至80～90℃，开启真空系统，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入330克环氧乙烷，控制压力＜0.60MPa进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧乙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得十八醇聚氧乙烯(15)醚。

(2)将步骤(1)所合成的十八醇聚氧乙烯(15)醚465g(0.5摩尔)及40克研细的氢氧化钠粉末置于反应器中，开动搅拌装置50℃下，碱化2小时，升温至85℃缓缓滴加含216克35重量％的氯化苄苯溶液，加完之后，在回流状态下继续反应5小时，经后处理得产品十八醇聚氧乙烯(15)醚苯。

(3)将步骤(2)所合成的十八醇聚氧乙烯(15)醚苯510克(0.5摩尔)加入装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的反应器中升温至45℃，搅拌下缓缓滴加150克98重量％的浓硫酸，1.5小时内加完，再保温反应2小时，结束反应，经后处理得十八醇聚氧乙烯(15)醚苯磺酸钠粘稠液体。

(4)取合成的十八醇聚氧乙烯(15)醚苯磺酸钠X(重量)％，α-烯烃磺酸盐AOS₂₀₂₄Y(重量)％，中原油田三厂明15注入水，搅拌20分钟，得一泡沫剂组合物。在85℃水浴条件下，罗氏法测量该组合物起泡能力和泡沫扫描仪测量其半衰期结果见表4。

表4

X(重量)％	0.3	0.5
			Y(重量)％	0.15	0.2
起泡量(mL)	440	490
			半衰期(min)	8.7	10

【实施例5】

取【实施例4】中的泡沫剂组合物装入压力容弹内，放入烘箱在150℃老化10天取出，在85℃水浴条件下，罗氏法测量老化后该组合物起泡能力和泡沫扫描仪测量其半衰期结果见表5。

表5

X(重量)％	0.3	0.5
			Y(重量)％	0.15	0.2
起泡量(mL)	430	470
			半衰期(min)	8.7	9.9

【实施例6】

取【实施例4】中的十八醇聚氧乙烯(15)醚苯磺酸钠0.5(重量)％，α-烯烃磺酸盐AOS₂₀₂₄0.2(重量)％，中原油田三厂明15注入水组成的泡沫剂组合物按照【实施例3】中的条件进行封堵性能评价实验，测定封堵压差为1.89MPa，计算阻力因子47.3。

【实施例7】

(1)向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入135g(0.5摩尔)十八醇和醇重量1％的氧化钙催化剂，边通氮气边加热到135℃时，加入10克水，搅拌反应1小时。然后先常压蒸水，后减压在20毫米汞柱真空下，于140℃真空20分钟蒸除水分，将该溶液降温至80℃，慢慢滴加中和催化剂理论酸量20重量％的浓硫酸。将体系温度加热至80～90℃，开启真空系统，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至150℃缓缓通入220克环氧乙烷，控制压力＜0.60MPa进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧乙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得十八醇聚氧乙烯(10)醚。

(2)将步骤(1)所合成的十八醇聚氧乙烯(10)醚355g(0.5摩尔)及40克研细的氢氧化钠粉末置于反应器中，开动搅拌装置50℃下，碱化2小时，升温至85℃缓缓滴加含216克35重量％的氯化苄苯溶液，加完之后，在回流状态下继续反应5小时，经后处理得产品十八醇聚氧乙烯(10)醚苯。

(3)将步骤(2)所合成的十八醇聚氧乙烯(10)醚苯400克(0.5摩尔)加入装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的反应器中升温至45℃，搅拌下缓缓滴加200克98重量％的浓硫酸，1.5小时内加完，再保温反应2小时，结束反应，经后处理得十八醇聚氧乙烯(10)醚苯磺酸钠粘稠液体。

(4)取合成的十八醇聚氧乙烯(10)醚苯磺酸钠X(重量)％，α-烯烃磺酸盐AOS₁₄₁₈Y(重量)％，中原油田三厂明15注入水，搅拌10分钟，得一泡沫剂组合物。在85℃水浴条件下，罗氏法测量该溶液起泡能力和泡沫扫描仪测量其半衰期结果见表6。

表6

X(重量)％	0.3	0.5
			Y(重量)％	0.2	0.2
起泡量(mL)	490	510
			半衰期(min)	8	8.7

【实施例8】

取【实施例7】中的泡沫剂组合物装入压力容弹内，放入烘箱在150℃老化10天取出，在85℃水浴条件下，罗氏法测量老化后该组合物起泡能力和泡沫扫描仪测量其半衰期结果见表7。

表7

X(重量)％	0.3	0.5
			Y(重量)％	0.2	0.2
起泡量(mL)	490	500
			半衰期(min)	7.8	8.5

【实施例9】

取【实施例7】中十八醇聚氧乙烯(10)醚苯磺酸钠0.5％，AOS₁₄₁₈0.2％，中原油田三厂明15注入水组成的泡沫剂组合物，在【实施例3】实验条件下进行封堵性能评价实验，测定封堵压差为1.67MPa，计算阻力因子为41.8。

Claims

1.一种泡沫剂组合物，以重量份数计包括以下组份：

(1)0.1～1份的脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐；

(2)0.1～1份的α-烯烃磺酸盐；

(3)90～100份的水；

其中脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐，具有以下分子通式：

2.根据权利要求1所述的泡沫剂组合物，其特征在于所述的碱金属为钠；R为C₁₂～C₁₈的烷基；n为3～15中的任一整数。

3.根据权利要求1所述的泡沫剂组合物，其特征在于以重量百分比计，脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐用量为0.1～1.0％。

4.根据权利要求1所述的泡沫剂组合物，其特征在于以重量百分比计，α-烯烃磺酸盐的用量为0.1～1.0％。

5.权利要求1所述的泡沫剂组合物应用于泡沫驱强化采油中。