CN102604621A - 一种新型高效超稠油复合降粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石油开采领域中超稠油开采的油溶性水溶性复合型耐温耐盐稠油降粘剂，所述复合降粘剂同时含有由油溶性降粘剂A和水溶性降粘剂B；所述的油溶性降粘剂A和水溶性降粘剂B的质量比为1∶4～1∶9。本发明的复合降粘剂具有耐温(耐温140℃)耐盐(22×10⁴mg/L)、兼具油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的优点，降粘效果明显好于单独油溶性和水溶性降粘剂单独使用效果，适用范围宽，破乳后能够降低油相粘度，不影响破乳且对水质没有影响。用于井筒降粘，大幅度节省稀油用量，节约开采成本；用于油藏条件下稠油降粘，能够有效改善稠油/超稠原油的开采和输送性能，大幅度提高油井产量。

Description

一种新型高效超稠油复合降粘剂

技术领域

本发明涉及一种用于石油开采领域中超稠油降粘开采的新型高效复合降粘剂，国际专利分类号为C10M或C10G。

背景技术

在石油开发过程中，稠油的开采问题普遍受到重视。浅层稠油油藏温度低，稠油在油藏条件下流动性差，通常采用蒸汽驱等方法开采；深井/超深井油藏温度相对较高，在油藏条件下能够流动，主要问题是随着井筒的举升，原油粘度逐渐增大，甚至无法流动，严重影响稠油开采。国内外提出的稠油井井筒降粘法主要有热法(包括伴热电缆、电加热抽油杆、导热油加热法等)、轻油稀释法、乳化降粘法等。这些方法中，热法降粘技术比较成熟、效果较好，但用电量大、成本高；掺稀油法对采出液后处理无影响，但造成了稀油资源的浪费，且采油成本高，稀油短缺。化学降粘法施工简单、运行成本较低，是目前广泛应用的井筒降粘技术。化学降黏法就是通过加入化学药剂通过药剂的作用达到降低稠油黏度的方法。化学降粘是向原油中加入某种化学助剂达到降低原油粘度的方法。国内外稠油开采中已经广泛地应用了表面活性剂降粘，另外还有油溶性降粘剂降粘等。

表面活性剂的应用发展在石油领域的应用，六十年代采用磺酸盐驱油，八十年代开发研制非离子表面活性剂。近年来，开发出了α磺化脂肪酸酯类新颖的表面活性剂族。大多数表面活性剂对盐水的组成、油的组分以及温度的变化十分敏感。在高矿化度油藏条件下，用于采油的商品表面活性剂还很少。因此，对稠油驱油降粘剂和井筒降粘剂主要的发展方向是：一是充分了解各种表面活性剂的结构和性能的关系，以便能够针对不同油藏特点，开发研制出效果好的表面活性剂。二是发展能用于各种油藏的表面活性剂，同时在经济上更具有吸引能力。根据混合药剂协同作用原理，开展混合药剂研究，提高药剂效果。

油溶性降粘剂降粘的降粘机理是降粘剂分子借助强的形成氢键能力和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面叠堆砌而成的聚集体，形成片状分子无规则堆砌、结构比较松散、有序程度较低、空间延伸度不大、有降粘剂分子参与的聚集体，从而降低稠油粘度。油溶性降粘对普通稠油降粘取得了较好效果。但对超稠油的降粘，油溶性降粘剂普遍存在降粘效果差、普适性差、应用范围窄的问题。

为了缓解稀油紧缺问题，提高稠油降粘效果，急需解决稀油掺稀降粘问题。目前油溶性降粘、水溶性稠油降粘处于试验阶段，它们存在的主要问题：(1)油溶性降粘剂适用于低含水(＜10％)稠油降粘，降粘效果差。油溶性降粘技术起步晚，至今尚未形成主导降粘剂系列，一方面国内外开展的油溶性降粘技术实际为降凝工艺，其主要用于高含蜡原油，对高含胶质沥青质原油的研究报道较少，不适用于高含沥青质的稠油降粘。另一方面，油溶性降粘剂主要采用各种溶剂，主要降粘机理是溶剂效应。两个原因造成目前油溶性降粘剂降粘效果差。(2)水溶性降粘技术适合低粘度(粘度＜50×10⁴mPa·s)、含水高(＞30％)及低矿化度的稠油降粘，且水溶性降粘技术使用后带来的破乳困难。目前水溶性降粘不能解决高粘度、低含水、高含盐配液的超稠油降粘。随着采油深度的增加和地质条件的复杂化，对乳化降粘剂提出了更高的要求，不仅要求它具有低的界面张力，而且要求它抗盐、耐高温、低成本。

目前，国内外有关油溶性降粘剂与水溶性降粘剂复合使用的稠油降粘化学降粘剂以及相关文献很少报道。大多是原油乳化降粘剂复配型和各种乳化降粘剂的复配使用，例如已公开的方面专利“一种原油复合型乳化降粘剂及其制备方法”(公开号CN101121882A)，此专利主要是将不同类型的乳化型表面活性剂与碱复配，主要用于油井日程维护，其缺点是：由于其配方中加入碱，若使用此发明配方，配方中的碱与原油中的酸性组分作用生产皂类，将导致采出液难破乳，且油水分离后不能降低原油粘度。由于表面活性剂复配形成的界面张力协同效应，可减少乳化剂用量，降低驱油成本，提高效能，因此通常乳化剂产品皆为改性复配产品。用作乳化降粘剂的表面活性剂的配方很多，但各自适用范围均不同，通常某一种降粘剂只适合于某一种稠油。不同地区稠油的组成和结构性质不同，降粘剂的作用机理也不同。因此，寻求具有特殊官能团结构的降粘剂是稠油化学降粘技术应用于生产的关键。

单独用油溶性降粘剂成本高；单独用水溶性降粘剂对于特稠油、超稠油很难将其乳化，鉴于上述缺点，寻求适用性宽、降粘效果好、一剂多能的高效复合稠油降粘剂是目前稠油化学降粘技术应用于生产的关键所在。

针对稀油资源的日益短缺以及现有油溶性和水溶性降粘剂的局限性，本发明基于上述背景技术提出一种由油溶性降粘剂与水溶性降粘剂在一定条件下形成的新型复合降粘剂，克服了单独使用油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的缺陷，汇集了二者的优点，复合降粘剂实现了适用性宽、降粘效果好、一剂多能的高效复合稠油降粘剂，降粘后能够降低油相粘度，对破乳没有影响，具有良好推广应用前景。

发明内容

本发明旨在克服现有油溶性降粘剂和水溶性降粘剂存在的缺陷，提供用于稠油或超稠油的高效复合稠油降粘剂，主要用于井筒降粘，大幅降低稠油粘度，改善稠油流动性，大量节约稀油用量，降低生产成本，提高稠油开采率。本发明也可在油藏条件下和管输过程中使用，能够有效改善稠油/超稠原油的开采和输送性能，大幅度提高油井产量和降低运输成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

提供一种用于石油开采领域中超稠油开采的耐温耐盐复合降粘剂，该复合降粘剂同时含有由油溶性降粘剂(A)和水溶性降粘剂(B)；所述的油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的质量比为1∶4～1∶9。

所述的油溶性降粘剂(A)由混合芳烃和醇类以1∶3～1∶8的质量比在常温常压混合而成。

所述的混合芳烃优选甲苯、乙苯、或苯中的两种以上的混合物；最优选甲苯和乙苯的混合物。

所述的醇类优选C1～C8的醇中的一种或两种以上的混合物，更优选乙醇、戊醇或辛醇中的一种或两种以上的混合物；最优选乙醇、戊醇和辛醇的混合物。

所述的水溶性降粘剂(B)为脂肪醇醚羧酸盐RO(CH₂CH₂O)_nCH₂COONa，其中n为整数且6≤n≤60，R为C7～C16的烷基。

所述的复合降粘剂优选进一步含有助剂(C)，其与所述油溶性降粘剂的质量比优选为∶0.1～1∶1。

所述的助剂(C)优选市售的曲拉通X-100。

本发明复合降粘剂可以按照以下方法制备得到：

1.制备所述水溶性降粘剂：向反应器内加入醇醚(即AEO_n，其分子式为

其中，n为整数且6≤n≤60，R为C7～C16的烷基)，强力搅拌并微热溶解下，缓慢加入m/3mol的NaOH粉末(m为所需加入的NaOH总量)，此步骤应注意加料速度，以避免局部过热导致颜色加深，30min后再加入m/3mol的NaOH粉末，至NaOH全部溶于醇醚中后，开始滴加80％的氯乙酸溶液，反应开始30min后再加入剩余m/3mol的NaOH，继续反应，反应温度为60℃～90℃，投料比为AEO_n∶ClCH₂COOH∶NaOH为1∶1.1∶2.53(摩尔比)，反应时间总共为6h，反应结束后冷却，得到淡黄色液体，该产品为本发明所采用的水溶性降粘剂。

2.将混合芳烃和醇类以1∶3～1∶8的质量比在常温常压混合，得到所述的油溶性降粘剂，其中，所述的混合芳烃选自甲苯、乙苯、或苯中的两种以上的混合物；所述的醇类选自C1～C8的醇中的一种或两种以上的混合物；

3.制备所述复合降粘剂：将步骤1制备的水溶性降粘剂、步骤2制得的油溶性降粘剂按照所述比例加入到反应釜中(还可根据需要选择加入助剂)，在50～70℃条件下搅拌1小时，冷却至常温，即得到本发明所述的复合降粘剂。

本发明还提供所述复合降粘剂在稠油或超稠油开采中的应用。

所述的应用，优选稠油或超稠油的井筒降粘、油藏条件下或管输过程中的应用。

本发明所述的复合降粘剂用于井筒降粘时，能够大幅度节省稀油用量，节约开采成本；用于油藏条件下的稠油降粘时，能够有效改善稠油/超稠原油的开采和输送性能，大幅度提高油井产量。

本发明所述的适用于稠油/超稠油的复合型降粘剂，使用方法如下：

首先将本发明的复合降粘剂用自来水或者地层水配成质量分数为10％的复合型降粘剂溶液，然后与稀油按2∶8～8∶2的质量比例混合得到混合液；然后将稠油/超稠油加热至流动，将上述混合液与稠油/超稠油按照2∶8～8∶2的质量比混合，搅拌使其乳化；乳化后，用BROOKFIELD粘度计测定其表观粘度。

与现有技术相比，本发明的复合降粘剂具有耐温(耐温140℃)耐盐(22×10⁴mg/L)、兼具油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的优点，降粘效果明显好于单独油溶性和水溶性降粘剂单独使用效果，在稠油/超超深、高温、高粘、高矿化度条件下，能够大幅度降低稠油粘度，改善稠油流动性，而且适用范围宽，破乳后能够降低油相粘度，乳化程度可控，不影响破乳且对水质没有影响。用于井筒降粘，大幅度节省稀油用量，节约开采成本；用于油藏条件下稠油降粘，能够有效改善稠油/超稠原油的开采和输送性能，大幅度提高油井产量。

具体实施方式

以下结合实施例详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围，以下实施例中，除特殊说明外，所有比例均为质量比。

实施例1.复合型降粘剂

(1)油溶性降粘剂的制备：

混合芳烃(质量百分比50％)：甲苯、乙苯(1∶1)

醇类(质量百分比50％)：乙醇、辛醇、戊醇(1∶1∶1)；

制备方法：在常温常压将上述组分混合，搅拌即得。

(2)水溶性降粘剂的制备

脂肪醇醚羧酸盐为：CH₃(CH₂)₈O(CH₂CH₂O)₈CH₂COONa。

制备方法：

向反应器内加入0.1mol结构式为的AEO₈，强力搅拌并微热溶解下，缓慢加入0.253/3mol的NaOH粉末，此步骤应注意加料速度，以避免局部过热导致颜色加深，30min后再加入0.253/3mol的NaOH粉末，至NaOH全部溶于醇醚中后，开始滴加80％的氯乙酸溶液，反应开始30min后再加入剩余0.253/3mol的NaOH，继续反应，反应温度为60℃，反应总时间为6h，反应结束后冷却，得到淡黄色液体。

(3)复合降粘剂的制备：将上述油溶性降粘剂、水溶性降粘剂、曲拉通X-100以1∶4∶0.2的质量比例，加入到反应釜中，在50℃条件下搅拌1小时，冷却至常温，得到复合降粘剂A。

实施例2.复合型降粘剂

(1)油溶性降粘剂的制备：

混合芳烃(质量百分比50％)：甲苯、乙苯(1∶1)

醇类(质量百分比50％)：乙醇、辛醇、戊醇(1∶1∶1)；

制备方法：在常温常压将上述组分混合，搅拌即得。

(2)水溶性降粘剂的制备

脂肪醇醚羧酸盐为：CH₃(CH₂)₈O(CH₂CH₂O)₉CH₂COONa。

制备方法：

反应器内加入0.1mol结构式为的AEO₉，强力搅拌并微热溶解下，缓慢加入0.253/3mol的NaOH粉末，此步骤应注意加料速度，以避免局部过热导致颜色加深，30min后再加入0.253/3mol的NaOH粉末，至NaOH全部溶于醇醚中后，开始滴加80％的氯乙酸溶液，反应开始30min后再加入剩余0.253/3mol的NaOH，继续反应，反应温度为60℃，反应总时间为6h，反应结束后冷却，得到淡黄色液体。

(3)复合降粘剂的制备：将上述油溶性降粘剂、水溶性降粘剂、曲拉通X-100以1∶4∶0.2的质量比例，加入到反应釜中，在50℃条件下搅拌1小时，冷却至常温，得到复合降粘剂B。

实施例3.复合型降粘剂

(1)油溶性降粘剂的制备：

混合芳烃(质量百分比30％)：甲苯、乙苯(1∶1)

醇类(质量百分比70％)：乙醇、辛醇、戊醇(1∶1∶1)；

制备方法：在常温常压将上述组分混合，搅拌即得。

(2)水溶性降粘剂的制备

脂肪醇醚羧酸盐为：CH₃(CH₂)₁₀O(CH₂CH₂O)₁₆CH₂COONa。

制备方法：

向反应器内加入0.3mol的结构式为

的AEO₁₆，强力搅拌并微热溶解下，缓慢加入0.253mol的NaOH粉末，此步骤应注意加料速度，以避免局部过热导致颜色加深，30min后再加入0.253mol的NaOH粉末，至NaOH全部溶于醇醚中后，开始滴加80％的氯乙酸溶液，反应开始30min后再加入0.253mol的NaOH，继续反应，反应温度为80℃，反应总时间为6h，反应结束后冷却，得到淡黄色液体。

(3)复合降粘剂的制备：将上述油溶性降粘剂、水溶性降粘剂、曲拉通X-100以1∶9∶0.5的质量比例，加入到反应釜中，在60℃条件下搅拌1小时，冷却至常温，得到复合降粘剂C。

实施例4.复合型降粘剂

(1)油溶性降粘剂的制备：

混合芳烃(质量百分比30％)：甲苯、乙苯(1∶1)

醇类(质量百分比70％)：乙醇、辛醇、戊醇(1∶1∶1)；

制备方法：在常温常压将上述组分混合，搅拌即得。

(2)水溶性降粘剂的制备

脂肪醇醚羧酸盐为：CH₃(CH₂)₁₀O(CH₂CH₂O)₁₆CH₂COONa。

制备方法：

向反应器内加入0.3mol的结构式为

的AEO₁₆，强力搅拌并微热溶解下，缓慢加入0.253mol的NaOH粉末，此步骤应注意加料速度，以避免局部过热导致颜色加深，30min后再加入0.253mol的NaOH粉末，至NaOH全部溶于醇醚中后，开始滴加80％的氯乙酸溶液，反应开始30min后再加入剩余0.253mol的NaOH，继续反应，反应温度为80℃，反应时间为6h，反应结束后冷却，得到淡黄色液体。

(3)复合降粘剂的制备：将上述油溶性降粘剂、水溶性降粘剂、曲拉通X-100以1∶5∶0.3的质量比例，加入到反应釜中，在60℃条件下搅拌1小时，冷却至常温，得到复合降粘剂D。

实施例5.在塔河TK1074稠油中的降粘应用

塔河TK1074稠油在地层温度为140℃时才可流动，室温下均为固体，密度为1.048g/cm³，60℃时稠油粘度为18×10⁵mPa s。在50℃稀油与稠油质量比为0.5∶1，不加降粘剂时混合液表观粘度为15152mPa s；加入0.5％质量分数的实施例1的复合降粘剂A，其粘度降为1462mPa s。

实施例6.塔河TK1226稠油中的降粘应用

该稠油在地层温度为140℃时才可流动，室温下均为固体，密度为1.056g/cm³，50℃时稠油粘度为63.5×10⁴mPa s。在原油与混合剂比为1∶1，加入0.5％质量分数的实施例2的复合降粘剂B，搅拌均匀，测其50℃粘度为1061mPa·s。50℃可流动，温度低于50℃，轻微搅动，即可实现油水分离。

实施例5.在塔河TH12329机抽井现场试验降粘中的应用

针对TH12329机抽井进行了复合降粘剂现场试验。表1为加本发明实施例1的复合降粘剂前的实验数据，表2为加本发明实施例1的复合降粘剂质量分数为0.5％时的原油粘度。

表1 TH12329井粘温数据

表2 现场试验期间取样样品50℃粘度

通过对TH12329井采出液进行分析测试表明：加本发明的复合降粘剂后，采出液粘度明显降低，50℃时粘度均小于1500mPa·s，采出液具有稳定性好，乳化均匀等优点。

Claims (10)

1.一种用于石油开采领域中超稠油开采的耐温耐盐复合降粘剂，其特征在于：所述复合降粘剂同时含有由油溶性降粘剂A和水溶性降粘剂B；所述的油溶性降粘剂A和水溶性降粘剂B的质量比为1∶4～1∶9。

2.权利要求1所述的复合降粘剂，其特征在于：所述的油溶性降粘剂A由混合芳烃和醇类以1∶3～1∶8的质量比在常温常压混合而成。

3.权利要求2所述的复合降粘剂，其特征在于：所述的混合芳烃选自甲苯、乙苯、或苯中的两种以上的混合物。

4.权利要求2所述的复合降粘剂，其特征在于：所述的醇类选自C1～C8的醇中的一种或两种以上的混合物。

5.权利要求1所述的复合降粘剂，其特征在于：所述的水溶性降粘剂B为脂肪醇醚羧酸盐RO(CH₂CH₂O)_nCH₂COONa，其中n为整数且6≤n≤60，R为C7～C16的烷基。

6.权利要求1所述的复合降粘剂，其特征在于：所述的复合降粘剂进一步含有助剂C，其与所述油溶性降粘剂的质量比为：0.1～1∶1。

7.权利要求6所述的复合降粘剂，其特征在于：所述的助剂C为曲拉通X-100。

8.权利要求1所述的复合降粘剂的制备方法，包括以下步骤：

1)制备所述水溶性降粘剂：向反应器内加入AEO_n，其分子式为其中，n为整数且6≤n≤60，R为C7～C16的烷基，强力搅拌并微热溶解下，缓慢加入m/3mol的NaOH粉末，m为所需加入的NaOH总量，此步骤应注意加料速度，以避免局部过热导致颜色加深，30min后再加入m/3mol的NaOH粉末，至NaOH全部溶于醇醚中后，开始滴加80％的氯乙酸溶液，反应开始30min后再加入剩余m/3mol的NaOH，继续反应，反应温度为60℃～90℃，投料比为AEO_n∶ClCH₂COOH∶NaOH的摩尔比为1∶1.1∶2.53，反应时间总共为6h，反应结束后冷却，得到淡黄色液体，即所述的水溶性降粘剂；

2)将混合芳烃和醇类以1∶3～1∶8的质量比在常温常压混合，得到所述的油溶性降粘剂；

3)制备所述复合降粘剂：将步骤1)制备的水溶性降粘剂、步骤2)制得的油溶性降粘剂按照所述比例加入到反应釜中，在50～70℃条件下搅拌1小时，冷却至常温，即得到所述的复合降粘剂。

9.权利要求1所述的复合降粘剂在稠油或超稠油开采中的应用。

10.权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的开采中的应用是在稠油或超稠油的井筒降粘、油藏条件下或管输过程中的应用。