CN103084117A

CN103084117A - 一种甜菜碱型表面活性剂及其在三次采油中的配方体系

Info

Publication number: CN103084117A
Application number: CN2011103409721A
Authority: CN
Inventors: 孙安顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-05-08

Abstract

一种甜菜碱型表面活性剂及其在三次采油中的配方体系。该表面活性剂的分子式为：其中：m为0～20中的任意一个整数；R₁为烷基、烷基芳基中的任意一种；R₂为－CH₃、－CH₂CH₃、－CH₂CH₂CH₃、－CH₂CH₂CH₂CH₃或－CH₂CH₂OH；R₃为－CH₂COO^－、－CH₂CH₂COO^－、－CH₂CH₂CH₂COO^－、－CH₂CH₂SO₃ ^－、－CH₂CH₂CH₂SO₃ ^－中的任意一种。本发明中的表面活性剂配方体系在无碱条件下，就能在较宽的范围内与地下原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力，达到良好的驱油效果。不需要再加入其它的辅表面活性剂，避免了地层中的色谱分离效应。

Description

一种甜菜碱型表面活性剂及其在三次采油中的配方体系

技术领域

本发明涉及油田采油领域中所用的一种化学助剂，尤其是一种甜菜碱型表面活性剂及其在三次采油中的配方体系。

背景技术

目前，世界大多数油田都已经进行开采中后期，三次采油研究尤其是以表面活性采油得到了人们的普遍重视。在注水开发末期，剩余油是以不连续的油滴被圈闭在油藏岩石的孔隙中，而通过使用使用适当的表面活性剂体系降低油水间的界面张力是迫使滞留在多孔介质中残余油流动的最有效的方式，也是能够大幅度提高原油采收率的有主效方法。驱油体系必须将油水界面张力降低至10^-3mN/m或更低的数量级，否则将无实用价值。

然而，目前化学驱油体系中所使用的表面活性剂，大多为石油磺酸盐、石油羧酸盐外加大量的碱剂的复配物或是几种表面活性剂组成的复配体系。然而外加大量的碱剂，不仅对地层和油井产生巨大的伤害，同时大量碱剂的消耗也增加了石油开采的成本。另外，不同的表面活性剂复配使用，在地层中各组分之间会发生色谱分离效应，破坏原配方体系的完整性，使已形成的超低界面张力消失，以致驱油效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的不足，提供一种甜菜碱型表面活性剂及其在三次采油中的配方体系。本发明中的表面活性剂配方体系在无碱条件下，就能在较宽的范围内与地下原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力，达到良好的驱油效果。而且不需要再加入其它的辅表面活性剂，有效避免了地层中的色谱分离效应。

本发明所采用的技术方案是：该表面活性剂的分子式为：

其中：m为0～20中的任意一个整数；

R₁为烷基、烷基芳基中的任意一种；

R₂为－CH₃、－CH₂CH₃、－CH₂CH₂CH₃、－CH₂CH₂CH₂CH₃、－CH₂CH₂OH中的任意一种；

R₃为－CH₂COO^－、－CH₂CH₂COO^－、－CH₂CH₂CH₂COO^－、

－CH₂CH₂SO₃ ^－、－CH₂CH₂CH₂SO₃ ^－、

中的任意一种。

上述的甜菜碱型表面活性剂分子式中，优选m为0～10中的任意一个整数；R₁为烷基、烷基苯基中的任意一种；其中，烷基中的烷基为C₁～C₂₀中的任意一种，烷基苯基中的烷基为C₁～C₁₂中的任意一种；R₂为－CH₃、－CH₂CH₃、－CH₂CH₂OH中的任意一种；R₃为

－CH₂COO^－、－CH₂CH₂COO^－、－CH₂CH₂SO₃ ^－、

中的任意一种。

进一步优选为：m为0～4中的任意一个整数；R₁为烷基、烷基苯基中的任意一种；其中，烷基中的烷基为C₁₂～C₁₈中的任意一种，烷基苯基中的烷基为C₈～C₁₂中的任意一种；R₂为－CH₃；R₃为

－CH₂COO^－、

中的任意一种。

上述的甜菜碱型表面活性剂在三次采油中的配方体系，该配方体系包括以下几种组分：

（1）表面活性剂为0.01%～0.5%（w）；

（2）聚合物为0～0.3%（w）；

（3）其余为油田注入清水或污水。

上述的聚合物为水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～5000万。

本发明所述的甜菜碱型表面活性剂在三次采油中的配方体系，在表活剂配方体系中还可以加入0.01～0.8%(w)的助剂，所述的助剂为醇类中的丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇，醚类中的乙二醇独丁醚、二乙二醇独丁醚，盐类中的氯化钠、氯化钾、硅酸钠、磷酸钠中的任意一种或多种。

本发明所具有的有益效果是：（1）不含碱本发明中的表面活性剂配方体系在无碱条件下，就能在较宽的范围内与地下原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力，达到良好的驱油效果；（2）无需再加入其它的辅表面活性剂，有效避免了地层中的色谱分离效应；（3）本发明中的表面活性剂配方体系具有良好的配伍性，可以与大庆不同驱块的油水条件配伍，形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。

具体实施方式：

实施例1：

N，N-二甲基壬基酚醚羟丙基羧基甜菜碱的合成：

在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入壬基酚132g，环氧氯丙烷61g，搅拌升温至135℃反应4小时。降温至60℃加入40%二甲胺水溶液77g，NaOH 22.5g，保温反应5小时。静置分层除去水层和无机盐层，得到中间体。

将上面制得的中间体175g、氯乙酸钠70g、水220g、异丙醇147g加入到装有冷凝器和搅拌器的三口烧瓶中，充分搅拌均匀后升温至80℃反应8小时。蒸除溶剂，得到N，N-二甲基壬基酚醚羟丙基羧基甜菜碱。

实施例2：

N，N-二甲基辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基羧基甜菜碱的合成：（其中m为4）

在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入OP-4 230 g，环氧氯丙烷63.8g，搅拌升温至130℃反应5小时。降温至55℃加入40%二甲胺水溶液82g，NaOH 20.4g，保温反应7小时。静置分层除去水层和无机盐层，得到中间体。

将上面制得的中间体265g，氯乙酸钠72.1g，水350g，异丙醇155g加入到装有冷凝器和搅拌器的三口烧瓶中，充分搅拌均匀后升温至80℃反应8小时。蒸除溶剂，得到N，N-二甲基辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基羧基甜菜碱。

实施例3：

N，N-二甲基十二醇聚氧乙烯醚羟丙基羧基甜菜碱的合成：（其中m为3）

在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入AEO-3 127 g，环氧氯丙烷38.9g，搅拌升温至145℃反应6小时。降温至55℃加入40%二甲胺水溶液46.5g，NaOH 13.5g，保温反应7小时。静置分层除去水层和无机盐层，得到中间体。

将上面制得的中间体150g，氯乙酸钠39g，水200g，异丙醇180g加入到装有冷凝器和搅拌器的三口烧瓶中，充分搅拌均匀后升温至80℃反应8小时。蒸除溶剂，得到N，N-二甲基十二醇聚氧乙烯醚羟丙基羧基甜菜碱。

实施例4：

甜菜碱型表面活性剂配方体系的制备：

将实施例1中的表面活性剂0.1w%，聚丙烯酰胺0.2% w和水99.7 w %混合，搅拌30分钟，即制得甜菜碱配方体系

号；

或将实施例1中的表面活性剂0.1%，聚丙烯酰胺0.15%，NaCl 0.1%和水99.65%混合，搅拌30分钟，即制得甜菜碱配方体系②号；

将实施例2中的表面活性剂0.2%，聚丙烯酰胺0.15%，乙二醇0.15和水99.5%混合，搅拌30分钟，即制得甜菜碱配方体系③号；

或将实施例2中的表面活性剂0.15%，聚丙烯酰胺0.2%，NaCl 0.15%，乙二醇独丁醚0.15%，水99.35%混合，搅拌30分钟，即制得甜菜碱配方体系④号；

将实施例3中的表面活性剂0.1%，聚丙烯酰胺0.25%和水99.65%混合，搅拌30分钟，即制得甜菜碱配方体系

号；

或将实施例3中的表面活性剂0.25%，聚丙烯酰胺0.25%和硅酸钠0.05%和水99.45%混合，搅拌30分钟，即制得甜菜碱配方体系

号。

实施例5：

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℃

本方法制得的甜菜碱型表面活性剂配方体系分别与大庆不同区块的原油做界面张力测定实验，实验结果见表1。

表1

实验油水为采油厂深度处理污水及脱水原油。从上表中可以看出，本发明的甜菜碱型表面活性剂及其配方体系可应用于三次采油中，与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，其组成为上述甜菜碱型表面活性剂配方体系（实施例1制备的①号体系）0.3PV(孔隙体积)，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22%(OOIP)以上。

Claims

1.一种甜菜碱型表面活性剂，该表面活性剂的分子式为：

其中：m为0～20中的任意一个整数；

R₁为烷基、烷基芳基中的任意一种；

R₃为－CH₂COO^－、－CH₂CH₂COO^－、－CH₂CH₂CH₂COO^－、

－CH₂CH₂SO₃ ^－、－CH₂CH₂CH₂SO₃ ^－、

中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：m为0～10中的任意一个整数；R₁为烷基、烷基苯基中的任意一种，其中，烷基中的烷基为C₁～C₂₀中的任意一种，烷基苯基中的烷基为C₁～C₁₂中的任意一种；R₂为－CH₃、－CH₂CH₃、－CH₂CH₂OH中的任意一种；R₃为－CH₂COO^－、－CH₂CH₂COO^－、－CH₂CH₂SO₃ ^－、

中的任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：m为0～4中的任意一个整数；R₁为烷基、烷基苯基中的任意一种；其中，烷基中的烷基为C₁₂～C₁₈中的任意一种，烷基苯基中的烷基为C₈～C₁₂中的任意一种；R₂为－CH₃； R₃为－CH₂COO^－、

中的任意一种。

4.权利要求1～3之一所述的甜菜碱型表面活性剂在三次采油中的配方体系，该配方体系包括以下几种组分：

（1）表面活性剂为0.01%～0.5%（w）；

（2）聚合物为0～0.3%（w）；

（3）其余为油田注入清水或污水；

上述的聚合物为水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～5000万。

5.根据权利要求4所述的甜菜碱型表面活性剂在三次采油中的配方体系，其特征在于：在表活剂配方体系中还加入0.01～0.8%(w)的助剂，所述的助剂为醇类、醚类、盐类中的任意一种或多种。

6.根据权利要求5所述的甜菜碱型表面活性剂在三次采油中的配方体系，其特征在于：所述的醇类助剂为丙醇、丁醇、戊醇或乙二醇；所述的醚类助剂为乙二醇独丁醚或二乙二醇独丁醚；所述的盐类为氯化钠、氯化钾、硅酸钠或磷酸钠。