CN103113868B - 一种无碱化学复合驱油用组合物及在三次采油中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无碱化学复合驱油用组合物及在三次采油中的应用。以重量百分比计，该无碱化学复合驱油用组合物具有以下成分组成：复合表面活性剂0.03-0.30％，聚合物0.05-0.30％，其余为水；其中，所述复合表面活性剂由脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱和烷基磺基甜菜碱组成，二者重量比为(5-95)∶(95-5)。本发明还提供了上述无碱化学复合驱油用组合物在油藏三次采油中的应用。本发明提供的无碱化学复合驱油用组合物的界面性能超过了单独的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱和单独的烷基磺基甜菜碱，与中低温中低矿化度油藏和高温高矿化度油藏原油达到稳定的超低界面张力；并且，该组合物在不同油藏温度都具有良好的长期稳定性。

Description

一种无碱化学复合驱油用组合物及在三次采油中的应用

技术领域

本发明涉及一种三次采油用无碱化学复合驱组合物，特别是涉及一种无碱化学复合驱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

随着油田的不断开发，中国陆上主力油田进入高采出程度、高含水阶段。原油产量降低的同时，国内经济发展对原油需求量日益增加。老油田稳产、增产成为摆在油田开发工作者面前的重要课题。

中国石油第二次三次采油潜力评价结果表明：化学驱是适应我国油藏条件的主要提高采收率技术。以聚合物驱、三元复合驱为代表的提高采收率技术的研制、推广和应用为国内原油稳产做出了重要贡献。大量室内研究表明：碱/表面活性剂/聚合物组成的三元化学复合驱体系既能扩大波及体积、又能提高驱油效率，是大幅度提高高含水油田采收率的有效技术之一。目前，大庆油田三元复合驱已进入工业推广应用阶段，强有力的支撑了大庆4000万吨稳产。但在含碱三元复合驱现场应用过程中也暴露出一些副作用：碱造成地层伤害、结垢腐蚀，乳化造成举升困难、原油脱水和产出液处理复杂等。

为避免含碱三元复合驱体系的不利因素，表面活性剂/聚合物二元复合驱技术成为近年来研究的热点。该二元体系不含碱，可使聚合物的粘度和弹性得到保持，同时高效驱油用表面活性剂可使配方体系具有较高的洗油效率。无碱二元复合驱技术的难点之一是高效表面活性剂的研制：无碱条件可与原油达到超低界面张力(10^-3mN/m数量级及以下)的指标对活性剂提出了很高的要求，传统的重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐产品无法满足需要。以芳基烷基羟丙磺基甜菜碱和芥酸酰胺丙基羟丙磺基甜菜碱为代表的甜菜碱类两性表面活性剂是近年来涌现出的两种性能较好的无碱二元复合驱用表面活性剂剂种，具有界面性能好、吸附合格、耐温抗盐和驱油效率高等优点；不过，这两种甜菜碱类生产成本较高，在现场应用中受到了很大限制。此外，长链羟丙磺基甜菜碱在大庆、新疆等具有中低矿化度(8000mg/L以下)的油藏采出水中Krafft点很高、溶解性较差，影响现场的实际使用。

为了避免含碱三元复合驱体系的诸多不利因素，探索具有现场应用潜力的无碱二元复合驱配方体系，降低配方成本、解决磺基甜菜碱在中低矿化度油藏溶解性差问题、提高配方体系界面性能，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型的无碱化学复合驱油用组合物，该组合物通过将脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱与烷基磺基甜菜碱组成复合表面活性剂，能够增强体系的界面活性、一定程度上降低成本，并能满足组合物体系在具有较宽地层温度和矿化度范围的油藏中的应用。

为达到上述目的，本发明提供了一种无碱化学复合驱油用组合物，以重量百分比计，该无碱化学复合驱油用组合物具有以下成分组成：

复合表面活性剂         0.03-0.30％

聚合物                 0.05-0.30％

其余为水；

其中，所述复合表面活性剂由具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱和具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱组成，二者重量比为(5-95)：(95-5)；

在式1中，R为烷基和烯烃基中的任一种，R₁为甲基、乙基、丙基或羟乙基；

在式2中，R₂为烷基和烯烃基中的任一种，X为乙磺酸钠、丙磺酸钠或羟丙磺酸钠。

在上述无碱化学复合驱油用组合物中，优选地，具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱为芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱、花生油酸酰胺丙基羧基甜菜碱或油酸酰胺丙基羧基甜菜碱，三种甜菜碱的结构简式分别如下所示：

在上述无碱化学复合驱油用组合物中，优选地，具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱为二十二烷基羟丙磺基甜菜碱、二十烷基丙磺基甜菜碱或十八烷基乙磺基甜菜碱等，三种甜菜碱的结构简式分别如下所示：

在上述无碱化学复合驱油用组合物中，优选地，具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱为芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱，具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱为二十二烷基羟丙磺基甜菜碱。更优选地，芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱与二十二烷基羟丙磺基甜菜碱的重量比为(20-80)：(80-20)。

在上述无碱化学复合驱油用组合物中，优选地，所采用的聚合物为普通部分水解聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物或耐温抗盐聚合物。

在上述无碱化学复合驱油用组合物中，优选地，所采用的聚合物的平均分子量为1200-3500万。

在上述无碱化学复合驱油用组合物中，优选地，所采用的水为油田注入清水、注入污水和采出水等的一种或其中几种的组合，并且，水的矿化度为10-240000mg/L。

本发明所提供的上述组合物可以用于油藏的化学复合驱油作业，因此，本发明还提供了上述无碱化学复合驱油用组合物在油藏三次采油中的应用。优选地，上述油藏的条件为：地层温度35-120℃，地层水矿化度10-240000mg/L。

本发明提供的无碱化学复合驱油用组合物由脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱和烷基磺基甜菜碱组成，其界面性能超过了单独的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱和单独的烷基磺基甜菜碱，与中低温中低矿化度油藏和高温高矿化度油藏原油均能够达到稳定的超低界面张力，并且，该无碱化学复合驱油用组合物在不同油藏温度都具有良好的长期稳定性。

附图说明

图1为实施例1测得的无碱化学驱油用组合物油水界面张力-时间曲线；

图2为实施例2测得的无碱化学驱油用组合物油水界面张力-时间曲线；

图3为实施例3测得的复合表面活性剂油水界面张力-时间曲线。

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，现在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。

实施例中所采用的各种原料如下所示：

表面活性剂：

芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱，本领域的一般技术人员可以采用现有技术中的方法比较容易地制备该芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱，其制备方法如下：以芥酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为起始反应原料，通过酰胺化反应制得芥酸酰胺，再与2-氯-乙酸钠进行季铵化反应得到最终产物芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱，其结构简式为：

花生油酸酰胺丙基羧基甜菜碱，制备方法参考芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱的制备方法，结构简式为：

油酸酰胺丙基羧基甜菜碱，制备方法参考芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱的制备方法，结构简式为：

二十二烷基羟丙磺基甜菜碱，本领域的一般技术人员可以采用现有技术中的方法比较容易的制备该二十二烷基羟丙磺基甜菜碱。以二十二烷基叔胺和3-氯-2-羟基-丙磺酸钠进行季铵化反应即可得到该二十二烷基羟丙磺基甜菜碱，其结构简式为：

二十烷基丙磺基甜菜碱，以二十烷基叔胺和丙烷磺酸内酯进行反应可得到该二十烷基丙磺基甜菜碱，其结构简式为：

十八烷基乙磺基甜菜碱，以十八烷基叔胺和2-溴乙酸钠进行季铵化反应可得到该十八烷基乙磺基甜菜碱，其结构简式为：

聚合物：

部分水解聚丙烯酰胺HPAM，大庆炼化公司生产，平均分子量为2500万；耐温抗盐聚合物KYPAM，北京恒聚化工集团有限公司生产，平均分子为1200-2500万。

界面张力测试使用TX500C旋转滴界面张力仪，在地层温度测定2h内油水动态界面张力。

油藏1：区块1：地层温度45℃，地层水矿化度4555mg/L；区块2：地层温度45℃，地层水矿化度4325mg/L；区块3：地层温度45℃，地层水矿化度4256mg/L；

油藏2：地层温度72℃，地层水矿化度25600mg/L；

油藏3：地层温度83℃，地层水矿化度57832mg/L；

油藏4：地层温度85℃，地层水矿化度125000mg/L。

实施例1

油藏1区块1油水界面张力测试

以油藏1区块1采出水(即地层水)配制复合表面活性剂质量浓度分别为0.05％、0.10％和0.20％，聚合物HPAM质量百分比浓度为0.09％的无碱化学驱油用组合物，测定其与油藏1区块1的原油间的界面张力。其中，复合表面活性剂采用芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V2)与二十二烷基羟丙磺基甜菜碱(T2Y)，二者的重量比为20：80以及40：60。测试结果如表1和图1所示。

表1 无碱化学驱油用组合物在油藏1区块1条件油水界面张力表(HPAM 0.09％)

实施例2

油藏1区块2油水界面张力测试

以油藏1区块2的采出水(即地层水)配制复合表面活性剂质量百分比浓度分别为0.05％、0.10％、0.20％、0.30％，疏水缔合聚合物质量百分比浓度为0.25％的无碱化学驱油用组合物，测定其与油藏1区块2原油间的动态界面张力。其中，复合表面活性剂采用芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V2)与二十二烷基羟丙磺基甜菜碱(T2Y)，二者的重量比为70：30。测试结果如表2和图2所示。

表2 无碱化学驱油用组合物在油藏1区块2油水界面张力表(聚合物0.25％)

实施例3

不同复配比的复合表面活性剂在油藏1区块3条件下的界面张力测试

分别以油藏1区块3的采出水(即地层水)配制复合表面活性剂质量百分比浓度为0.10％的溶液，其中，复合表面活性剂采用芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V2)与二十二烷基羟丙磺基甜菜碱(T2Y)，二者的重量比分别为90：10、80：20、70：30，测定上述各种溶液与油藏1区块3原油间的界面张力。测试结果如图3所示。

由图3可知，芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V2)：二十二烷基羟丙磺基甜菜碱(T2Y)的复配比例分别为90：10、80：20、70：30时，达到超低界面张力相应的时间为45min、37min和30min，即随着二十二烷基羟丙磺基甜菜碱在复合表面活性剂中的含量的增加，达到超低界面张力所需时间逐渐缩短。

实施例4

油藏2油水界面张力测试

以油藏2采出水(即地层水)配制复合表面活性剂质量百分比浓度分别为0.05％、0.10％、0.20％、0.30％，耐温抗盐聚合物KYPAM质量百分比浓度为0.20％的无碱化学驱油用组合物，测定其与油藏2原油间的界面张力，同时测试单独的花生酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V1)、单独的二十烷基丙磺基甜菜碱(T1Y)与油藏2原油间的界面张力，其中，复合表面活性剂采用花生酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V1)与二十烷基丙磺基甜菜碱(T1Y)，二者的重量比为40：60。而单独花生酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V1)或单独二十烷基丙磺基甜菜碱(T1Y)均无法在油藏2条件与原油达到超低界面张力。测试结果如表3、表4所示。

表3 无碱化学驱油用组合物在油藏2油水界面张力表(KYPAM 0.20％)

表4 单独表面活性剂表聚二元组合物在油藏2油水界面张力表(KYPAM 0.20％)

实施例5

油藏3油水界面张力测试

以油藏3采出水配制复合表面活性剂质量百分比浓度分别为0.05％、0.10％、0.20％、0.30％，耐温抗盐聚合物KYPAM质量百分比浓度为0.20％的无碱化学驱油用组合物，测定其与油藏3原油间的界面张力，其中，复合表面活性剂采用油酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V0)和十八烷基乙磺基甜菜碱(TY)，二者的重量比为80：20。测试结果如表5所示。

表5 无碱化学驱油用组合物在油藏3油水界面张力表(KYPAM 0.20％)

实施例6

油藏4油水界面张力测试

花生酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V1)：二十二烷基羟丙磺基甜菜碱(T2Y)＝30：70。以油藏4采出水配制复合表面活性剂质量百分比浓度分别为0.05％、0.10％、0.20％、0.30％，疏水缔合聚合物质量百分比浓度为0.10％的二元无碱化学驱油用组合物，测定其与油藏4原油间的界面张力。测试结果如表6所示。

表6 无碱化学驱油用组合物在油藏4油水界面张力表(聚合物0.10％)

实施例7

油水界面张力长期稳定性测试

以油藏3采出水配制复合表面活性剂质量百分比浓度分别为0.05％、0.10％、0.20％、0.30％，耐温抗盐聚合物KYPAM质量百分比浓度为0.20％的无碱化学驱油用组合物，烘箱设置为油藏3地层温度83℃，将复合表面活性剂放入烘箱，老化90天，测定其与油藏3原油间的界面张力，其中，复合表面活性剂采用油酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V0)和十八烷基乙磺基甜菜碱(TY)，二者的重量比为80：20。测试结果如表7所示。

表7 无碱化学驱油用组合物83℃老化90天油藏3原油间界面张力表(KYPAM 0.20％)

以油藏4采出水配制复合表面活性剂质量百分比浓度分别为0.05％、0.10％、0.20％、0.30％，疏水缔合聚合物质量百分比浓度为0.10％的二元无碱化学驱油用组合物，其中，复合表面活性剂采用花生酸酰胺丙基羧基甜菜碱(V1)：二十二烷基羟丙磺基甜菜碱(T2Y)＝30：70。烘箱设置为油藏4地层温度85℃，将复合表面活性剂放入烘箱，老化90天，然后测定其与原油间的界面张力。测试结果如表8所示。

表8 无碱化学驱油用组合物85℃老化90天与油藏4原油间界面张力表(聚合物0.10％)

上述实施例1-7说明，本发明所提供的无碱化学复合驱油用组合物，通过不同两种甜菜碱表面活性剂间的复配，比单独一种表面活性剂具有更好的降低界面张力的性能；该组合物具有较好的油藏适用性，与多个中低温中低矿化度油藏和高温高矿化度油藏原油达到稳定的超低界面张力；且该组合物在不同油藏温度都具有良好的长期稳定性。

Claims (14)

1.一种无碱化学复合驱油用组合物，以重量百分比计，该无碱化学复合驱油用组合物具有以下成分组成：

复合表面活性剂  0.03-0.30％

聚合物          0.05-0.30％

其余为水；

其中，所述复合表面活性剂由具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱和具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱组成，二者重量比为(5-95)：(95-5)；

  式1

在式1中，R为烷基和烯烃基中的任一种，R₁为甲基、乙基、丙基或羟乙基；

  式2

在式2中，R₂为烷基和烯烃基中的任一种，X为乙磺酸钠、丙磺酸钠或羟丙磺酸钠；

所述聚合物为部分水解聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物或耐温抗盐聚合物。

2.根据权利要求1所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱为芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱、花生油酸酰胺丙基羧基甜菜碱或油酸酰胺丙基羧基甜菜碱，结构简式如下：

3.根据权利要求1或2所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱为二十二烷基羟丙磺基甜菜碱、二十烷基丙磺基甜菜碱或十八烷基乙磺基甜菜碱，结构简式如下：

4.根据权利要求1或2所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱为芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱，具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱为二十二烷基羟丙磺基甜菜碱。

5.根据权利要求3所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述具有式1所示结构的脂肪酸酰胺丙基羧基甜菜碱为芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱，具有式2所示结构的烷基磺基甜菜碱为二十二烷基羟丙磺基甜菜碱。

6.根据权利要求4所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱与二十二烷基羟丙磺基甜菜碱的重量比为(20-80)：(80-20)。

7.根据权利要求5所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱与二十二烷基羟丙磺基甜菜碱的重量比为(20-80)：(80-20)。

8.根据权利要求1所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述聚合物的平均分子量为1200-3500万。

9.根据权利要求1或2所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述水为油田注入清水、注入污水和采出水中的一种或几种的组合，并且，所述水的矿化度为10-240000mg/L。

10.根据权利要求3所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述水为油田注入清水、注入污水和采出水中的一种或几种的组合，并且，所述水的矿化度为10-240000mg/L。

11.根据权利要求4所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述水为油田注入清水、注入污水和采出水中的一种或几种的组合，并且，所述水的矿化度为10-240000mg/L。

12.根据权利要求5-8任一项所述的无碱化学复合驱油用组合物，其中，所述水为油田注入清水、注入污水和采出水中的一种或几种的组合，并且，所述水的矿化度为10-240000mg/L。

13.权利要求1-12任一项所述的无碱化学复合驱油用组合物在油藏三次采油中的应用。

14.根据权利要求13所述的应用，其中，所述油藏的条件为：地层温度为35-120℃，地层水矿化度为10-240000mg/L。