CN102703049A

CN102703049A - 二元复合驱油用组合物及其在三次采油中的应用

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Publication number: CN102703049A
Application number: CN2012101580594A
Authority: CN
Inventors: 张帆; 王强; 罗文利; 刘春德
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: CN102703049B

Abstract

本发明涉及一种二元复合驱油用组合物及其在三次采油中的应用。以该二元复合驱油用组合物的总重量计，其由以下成分组成：复合表面活性剂、0.05％-0.3％，聚合物、0.1％-0.25％，其余为水，其中，所述复合表面活性剂包括两种不同结构的羟磺基甜菜碱，二者的质量比为9∶1-3∶7。本发明还提供了上述二元复合驱油用组合物在三次采油中的应用。本发明提供的二元复合驱油用组合物不仅界面性能好，而且其乳化性能非常好，具有良好的驱油效果。

Description

二元复合驱油用组合物及其在三次采油中的应用

技术领域

本发明涉及一种三次采油中所用的化合复合驱油用组合物，特别是涉及一种二元复合驱油用组合物及其在三次采油中的应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

目前中国石油主力油田中的水驱开发油田大都进入高含水、高采出程度的“双高”开发阶段，进一步提高采收率的难度加大。同时随着对石油需求压力的加大和老油田开采程度的进一步加深，三次采油技术的重要性将越发显现出来。

化学复合驱技术经现场试验证明是大幅度提高高含水油田水驱采收率的有效方法之一。化学复合驱技术是八十年代后期发展起来的能大幅度提高采收率的新方法，经过20多年的努力，在驱油用表面活性剂研制、配方体系研究、驱油机理研究、复合驱数值模拟软件研制、矿场试验方案设计、注采工艺研究、矿场试验动态监测研究等方面均取得了重大进展，从而使化学复合驱油技术成功地由室内研究进入到矿场试验研究阶段。

自1992年起，我国已先后在胜利、大庆和克拉玛依油田进行了7个表面活性剂、碱、聚合物三元化学复合驱油先导性矿场试验和扩大性矿场试验。这些矿场试验分属不同的油区，试验区的油藏条件差异显著，但化学复合驱矿场试验均见到了明显的效果，化学复合驱提高采收率均较高，为15％-25％(OOIP)，为化学复合驱油技术的推广应用展现了广阔的前景。

驱油用表面活性剂的种类主要有：石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、石油羧酸盐、烯烃磺酸盐、木质素磺酸盐、醇醚磺酸盐、非离子表面活性剂、生物表面活性剂和新型孪链表面活性剂等。中国发明专利申请(发明名称为“一种含酰胺基团羟磺基甜菜碱及其制备和应用”，申请号为201010130408.2)公开了一种新型甜菜碱类两性离子表面活性剂，其中提到芥酸酰胺羟磺基甜菜碱组成的二元、三元驱油体系均能达到超低界面张力。但是该甜菜碱的合成采用芥酸为原料，其成本非常高，而且单纯用芥酸酰胺羟磺基甜菜碱作为表面活性剂制成的二元、三元体系其界面张力在1小时后有所回升，在105分钟后不能达到超低界面张力，因此，该二元、三元驱油体系无法适应目前的驱油作业需求。

综上所述，为了满足油田对化学复合驱油技术的要求，开发一种新的复合驱油用组合物是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种二元复合驱油用组合物，该二元复合驱油用组合物采用不同的羟磺基甜菜碱复配形成的复合表面活性剂，在达到超低界面张力的同时，可以降低成本，克服长时间后界面张力回升的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供了一种二元复合驱油用组合物，以该二元复合驱油用组合物的总重量计，其由以下成分组成：

复合表面活性剂、0.05％-0.3％，聚合物、0.1％-0.25％，其余为水；

其中，复合表面活性剂包括具有式1所示的结构的羟磺基甜菜碱和具有式2所示的结构的羟磺基甜菜碱，二者的质量比为9∶1-3∶7；

式1中，n为17-21，R为甲基或乙基；

式2中，R₁为C₁₂-C₁₈的任意一种烷基，R₂为甲基或乙基。

通过将两种羟磺基甜菜碱的质量比控制在上述范围内，可以获得超低的界面张力。

在本发明提供的上述二元复合驱油用组合物中，优选地，具有式1所示的结构的羟磺基甜菜碱为芥酸酰胺羟磺基甜菜碱，结构式为：

具有式2所示的结构的羟磺基甜菜碱为碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱，结构式为：

在上述二元复合驱油用组合物中，优选地，复合表面活性剂的重量百分比为0.1％-0.3％，聚合物的重量百分比为0.1％-0.2％；更优选地，复合表面活性剂的重量百分比为0.2％，聚合物的重量百分比为0.2％。

在上述二元复合驱油用组合物中，优选地，在复合表面活性剂中，两种羟磺基甜菜碱(优选芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱与碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱)的质量比为7∶3-5∶5；更优选地，上述质量比为6∶4。

在上述二元复合驱油用组合物中，优选地，所采用的聚合物为水溶性聚丙烯酰胺聚合物和/或星形耐温抗盐聚合物等，水溶性聚丙烯酰胺聚合物水解度可以为20％-30％，星形耐温抗盐聚合物水解度可以为1％-5％；更优选地，上述聚合物为星形耐温抗盐聚合物，例如201010565501.6号中国发明专利申请的实施例3所提供的星形耐温抗盐聚合物。

在上述二元复合驱油用组合物中，优选地，所采用的聚合物的分子量为300万至3500万。

在上述二元复合驱油用组合物中，优选地，所采用的水为油田注入污水、地层水或清水等。本发明所采用的水的矿化度优选小于200000mg/L。

本发明提供的上述二元复合驱油用组合物可以是按照以下步骤制备的：

称取一定质量的聚合物干粉，用水配置得到聚合物母液，熟化24小时后；将复合表面活性剂与聚合物母液混合配制得到二元复合驱油用组合物。

本发明还提供了上述二元复合驱油用组合物在三次采油中的应用。通过采用该二元复合驱油用组合物，可以获得较高的驱油效率。

本发明提供的二元复合驱油用组合物采用两种不同的羟磺基甜菜碱复配形成复合表面活性剂，其界面性能超过采用单一的磺基甜菜碱作为表面活性剂的驱油用组合物的性能，达到了超低的界面张力，同时在使用较长的时间后其界面张力仍能维持在超低的状态，同时，通过采用本发明所提供的二元复合驱油用组合物还可以降低采油成本。

本发明提供的二元复合驱油用组合物不仅界面性能好，而且其乳化性能也非常好。

岩心驱油实验表明，单纯采用聚合物驱油剂进行水驱后，采收率的提高仅为14.43％，采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱和聚合物的二元体系复合驱油用组合物在进行水驱后提高采收率为16.27％，采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱作为表面活性剂的二元复合驱油用组合物进行水驱后采收率的提高为18.42％，采用本发明提供的二元复合驱油用组合物进行水驱后采收率的提高可达到23.42％，由此可见，二元驱油比一元驱油驱油效率更高，采用复合表面活性剂的驱油用组合物比采用单纯芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱的驱油用组合物的驱油效率更高，因此，采用本发明提供的二元复合驱油用组合物进行二元复合驱油作业更具优势。

附图说明

图1为实施例1中的界面张力测试结果图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1 界面性能研究

本实施例对采用采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱、芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱作为表面活性剂的驱油用组合物和采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱作为复合表面活性剂的二元复合驱油用组合物进行了界面性能研究，其中，上述芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的结构分别如下所示(以下实施例的羟磺基甜菜碱与此处的羟磺基甜菜碱相同)：

芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱：

碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱：

试验方法：

采用矿化度为84000mg/L的地层水配制碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱和星形耐温抗盐聚合物(201010565501.6号发明专利申请的实施例3的产物)的浓度均为0.2wt％的溶液，得到采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱作为表面活性剂的驱油用组合物；

采用矿化度为84000mg/L的地层水配制芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和星形耐温抗盐聚合物的浓度均为0.2wt％的溶液，得到采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱作为表面活性剂的驱油用组合物；

采用矿化度为84000mg/L的地层水、复合表面活性剂(芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱，二者质量比为7∶3)和星形耐温抗盐聚合物配制得到采用复合表面活性剂的二元复合驱油用组合物，其中，复合表面活性剂的浓度为0.2wt％，星形耐温抗盐聚合物的浓度为0.2wt％。

利用TX500C界面张力测定仪采用旋转滴法测试上述两种驱油用组合物的界面张力，测试温度为80℃，转速为5000RPM，测试结果如图1所示。其中，曲线A代表采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱作为表面活性剂的驱油用组合物，曲线B代表芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱作为表面活性剂的驱油用组合物，曲线C代表采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱作为复合表面活性剂的二元复合驱油用组合物。

从图1可以看出，单独采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱在120分钟之内不能达到超低界面张力；单独采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱的驱油用组合物在60分钟之后界面张力有所回升，105分钟之后界面张力不能够达到超低；而二元复合驱油用组合物在120分钟之内界面张力不回弹，一直保持超低，且其界面张力更低，因此，采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱复配的复合表面活性剂的二元复合驱油用组合物能够克服单独采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱长时间后界面张力回升的问题，也能够解决单独采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱所无法达到超低的界面张力的问题，界面性能更佳。

实施例2 复合表面活性剂的配比优化

本实施例对由芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱组成的复合表面活性剂进行了界面性能研究。上述复合表面活性剂为不同质量比的芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱。

测试方法：采用矿化度84000mg/L的地层水和复合表面活性剂配制得到复合表面活性剂浓度为0.2wt％的溶液，未添加聚合物；利用TX500C界面张力测定仪采用旋转滴法测试上述溶液的界面张力，测试温度为80℃，转速为5000RPM，结果如表1所示。

由表1可以看出，在列出的比例范围之内，采用复合表面活性剂的溶液均能够达到超低界面张力；并且，当芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱∶碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱＝6∶4时，界面张力值最低为1.94×10^-3，因此，当芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱∶碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的质量比为6∶4时，复合表面活性剂所提供的界面性能最佳，以该复合表面活性剂与聚合物混合制备的二元复合驱油用组合物的界面性能也会最好。

表1 界面张力测试结果

芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱∶碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱	界面张力，mN/m
		9∶1	8.79×10^-3
8∶2	6.18×10^-3
		7∶3	3.57×10^-3
6∶4	1.94×10^-3
		5∶5	4.32×10^-3
4∶6	7.75×10^-3
		3∶7	9.03×10^-3

实施例3 乳化性能测试

本实施例对采用复合表面活性剂的二元复合驱油用组合物的乳化性能进行了测试。其中，上述复合表面活性剂中，芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的质量比为6∶4。

测试方法：采用矿化度84000mg/L的地层水和复合表面活性剂分别配制不同浓度的复合表面活性剂溶液50mL，未添加聚合物；

按照1∶1的油水比将原油(95℃、21.4MPa条件下，原油粘度为0.85mPa·s；饱和烃含量为52％，芳烃含量为43％)和上述复合表面活性剂溶液混合，倒入密封瓶中；

采用HZ-8812S水浴往复式恒温震荡器，以90rpm的速度震荡6小时，静置72小时后观察体系的分层情况。测试温度为80℃，实验结果如表2所示。

由表2可以看出，低浓度的复合表面活性剂溶液存在中相微乳液，且中间乳化相随着浓度的增加而逐渐增加，此时油水体系形成双连续型微乳液，微乳液类型为WinsorIII型。中相微乳液具有既可以增溶油又可以增溶水的独特性质，且与油相和水相间的界面张力极低，因此，中相微乳液的存在表明复合表面活性剂具有一定的乳化能力。

表2 乳化性能测试结果

复合表面活性剂溶液的浓度，wt％	0.05	0.1	0.2	0.3
					中相微乳液体积含量，％	1	2	4	5

实施例4 粘度测试

本实施例对采用复合表面活性剂的二元复合驱油用组合物的粘度进行了测试。

测试方法：采用矿化度84000mg/L的地层水作为溶剂，配制得到聚合物溶液(一元体系溶液)以及含有聚合物和复合表面活性剂的二元体系溶液(二元复合驱油用组合物)，其中，聚合物的浓度分别为2000mg/L，复合表面活性剂浓度为2000mg/L。复合表面活性剂中芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱与碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的质量比为6∶4。采用三种聚合物分别进行溶液的配制，其理化指标如表3所示。粘度测试采用美国Brookfield LVDVII旋转粘度计，0#转子，转速为6RPM，测试温度为95℃，实验结果如表4所示，粘度单位为mPa·s。

由表4可以看出，添加复合表面活性剂之后，溶液体系粘度略有上升，二元体系溶液的粘度更佳；三种聚合物对比，星形耐温抗盐聚合物配制的溶液的粘度最高，这说明该星形耐温抗盐聚合物的相关性能相对更佳。

表3 聚合物理化指标

表4 粘度测试结果

聚合物	聚合物一元体系溶液	聚合物/复合表面活性剂二元体系溶液
			聚合物1	8.1	8.9
聚合物2	7.8	8.2
			聚合物3	6.6	7.3

实施例5 驱油效率测试

本实施例采用岩心驱油实验对二元复合驱油用组合物的驱油效率进行了测试。

岩心驱油实验按照石油行业标准SY/T 6424-2000复合驱油体系性能测试方法进行。基本程序为：岩心抽空，饱和地层水-测水相渗透率-饱和原油造束缚水-水驱至含水98％-注入化学驱段塞(即驱油用组合物)-后续转地层水驱至含水98％。

实验温度为90℃，在驱油用组合物中，所采用的水为矿化度84000mg/L的地层水，表活剂(表面活性剂)1为碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱，表活剂(表面活性剂)2为芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱，复合表面活性剂1为芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱与碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱(二者质量比为6∶4)，聚合物1采用星形耐温抗盐聚合物(201010565501.6号发明专利申请的实施例3的产物)。

实验结果如表5所示，由表5可以看出，采用单纯的单一聚合物体系在进行水驱后进一步提高采收率仅为14.43％，采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱和聚合物的二元体系复合驱油用组合物在进行水驱后提高采收率为16.27％，采用芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和聚合物的二元体系复合驱油用组合物在进行水驱后提高采收率为18.42％，而采用复合表面活性剂与聚合物的二元体系复合驱油用组合物进行水驱后提高采收率可达23.42％。这说明二元驱油比一元驱油的驱油效率更高，采用复合表面活性剂与聚合物的二元复合驱油用组合物比单纯采用碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱或芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和聚合物的二元驱油用组合物的驱油效率更高，因此，采用本发明所提供的含有芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱和碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的复合表面活性剂以及星形耐温抗盐聚合物的二元复合驱油用组合物进行二元复合驱油更有优势。

表5 化学驱油体系驱油效率评价结果

Claims

1.一种二元复合驱油用组合物，以该二元复合驱油用组合物的总重量计，其由以下成分组成：复合表面活性剂、0.05％-0.3％，聚合物、0.1％-0.25％，其余为水；其中，所述复合表面活性剂包括具有式1所示的结构的羟磺基甜菜碱和具有式2所示的结构的羟磺基甜菜碱，二者的质量比为9∶1-3∶7；

式1中，n为17-21，R为甲基或乙基；

2.根据权利要求1所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述具有式1所示的结构的羟磺基甜菜碱为芥酸酰胺羟磺基甜菜碱，结构式为：

所述具有式2所示的结构的羟磺基甜菜碱为碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱，结构式为：

3.根据权利要求1或2所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述复合表面活性剂的重量百分比为0.1％-0.3％，所述聚合物的重量百分比为0.1％-0.2％。

4.根据权利要求2所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱与碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的质量比为7∶3-5∶5。

5.根据权利要求1所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述聚合物为水溶性聚丙烯酰胺聚合物和/或星形耐温抗盐聚合物，所述水溶性聚丙烯酰胺聚合物水解度为20％-30％，所述星形耐温抗盐聚合物水解度为1％-5％；优选地，所述聚合物的分子量为300万至3500万。

6.根据权利要求1所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述水为油田注入污水、地层水或清水，所述水的矿化度小于200000mg/L。

7.根据权利要求1或3所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述复合表面活性剂的重量百分比为0.2％，所述聚合物的重量百分比为0.2％。

8.根据权利要求2或4所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述芥酸酰胺基羟磺基甜菜碱与碳十四烷基二甲基羟磺基甜菜碱的质量比为6∶4。

9.根据权利要求1或5所述的二元复合驱油用组合物，其中，所述聚合物为星形耐温抗盐聚合物。

10.权利要求1-9任一项所述的二元复合驱油用组合物在三次采油中的应用。