CN103881683A - 一种用于co2驱油中封堵气窜的起泡剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，由以下重量百分比的组分组成：阴离子表面活性剂0.12%～0.30%、咪唑啉型两性表面活性剂0.06%～0.15%、甜菜碱型两性表面活性剂0.12%～0.30%，稳泡剂0.02%～0.04%，余量为水。本发明的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，以阴离子表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂与稳泡剂进行复配，所得起泡剂可与CO2形成稳定的泡沫，发泡能力强且稳定性高；具有较高的选择封堵性能，可用于CO2驱油中封堵CO2的窜流，实现“堵水不堵油”、“堵大不堵小”的封堵效果，提高原油采收率及CO2驱油效果。

Description

一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂
技术领域
本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂。 
背景技术
低渗透油藏采用CO2驱油能提高原油采收率，其效果远好于水及N2、空气（主要介质N2）、CH4等气驱介质，主要原因有两个：一是CO2注入阻力小、较水驱注采压差小；二是CO2较其它气驱介质更容易混相，可有效提高驱油效果。CO2在地层条件下为超临界状态，其粘度与气体相近，渗流阻力小；且低渗透油藏往往裂缝较为发育，极易发生气窜。为防止CO2气窜而导致的裂缝窜流，需要对裂缝实现封堵。 
泡沫在油田开发中被广泛使用，国内外的研究表明，泡沫是延缓气窜的有效方式之一。泡沫因其独特的渗流性和驱油性，既能降低油水间的界面张力，提高洗油效率，又有良好的封堵调剂性能，产生的冲击和损害相对较小，可减缓驱油过程中对地层造成的损伤。由于CO2是酸性气体，在水相中的溶解度较高，使用条件苛刻，对起泡剂提出了更高的要求；但是，现有的CO2驱油发泡剂通常是从其他领域或其他驱油方式中直接引进的，具有明显的局限性，不能满足CO2驱油中封堵气窜的要求。 
发明内容
本发明的目的是提供一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，解决现有CO2驱油发泡剂不能满足封堵气窜要求的问题。 
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：阴离子表面活性剂0.12%～0.30%、咪唑啉型两性表面活性剂0.06%～0.15%、甜菜碱型两性表面活性剂0.12%～0.30%，稳泡剂0.02%～0.04%，余量为水。 
所述起泡剂中，阴离子表面活性剂:咪唑啉型两性表面活性剂:甜菜碱型两性表面活性剂:稳泡剂的质量比为38:19:38:5。 
所述阴离子表面活性剂为α-烯烃磺酸盐，化学通式为： 
RCH＝CHCH2SO3Na， 
其中，R为含有10～12个碳原子的烷基。 
所述咪唑啉型两性表面活性剂为羧酸型咪唑啉两性表面活性剂，化学通式为： 
Figure BDA0000470243110000021
其中，R为含有10～12个碳原子的烷基。 
所述甜菜碱型两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱。化学式为： 
C12H25N+(CH3)2CH2COO-。 
所述稳泡剂为烷基醇酰胺，化学通式为： 
RCON(CH2CH2OH)2， 
其中，R为含有12～14个碳原子的烷基。 
所述水为纯水或模拟盐水。 
所述模拟盐水中包含以下重量百分比的组分：NaCl7.38%、CaCl20.87%、Na2SO41.17%、MgCl20.58%，总矿化度10×104mg/L。 
本发明的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂的制备方法为：准确称取α-烯烃磺酸盐、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂、十二烷基二甲基甜菜碱，烷基醇酰胺，依次溶于水中，缓慢搅拌至完全溶解，搅拌过程中避免泡沫的形成，即得所述起泡剂。 
本发明的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，使用时CO2与起泡剂的气液比为2:1。 
本发明的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂中，α-烯烃磺酸盐、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂和十二烷基二甲基甜菜碱主要是起起泡作用，且羧酸型咪唑啉和十二烷基二甲基甜菜碱等两性表面活性剂可增加起泡体系的耐温耐盐性能，烷基醇酰胺主要是起稳定泡沫作用。 
本发明的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，以阴离子表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂与稳泡剂进行复配，所得起泡剂可与CO2形成稳定的泡沫，发泡能力强且稳定性高；具有较高的选择封堵性能，适用于CO2驱油中封堵CO2的窜流，实现“堵水不堵油”、“堵大不堵小”的封堵效果，提高原油采收率及CO2驱油效果。与现有的起泡剂相比，具有以下优点： 
（1）起泡剂中的羧酸型咪唑啉和十二烷基二甲基甜菜碱等两性表面活性剂具有良好的耐温耐盐性能，能增加起泡体系的耐温耐盐性能，该产品可适用于温度80℃，矿化度10×104mg/L的地层条件。 
（2）起泡剂中的烷基醇酰胺具有良好的稳定泡沫作用，与现有起泡剂相比，由起泡 剂制得的泡沫具有更高的稳定性，泡沫半衰期大于10h。 
（3）起泡剂中的十二烷基二甲基甜菜碱具有较高的界面活性，可将油水间的界面张力降至超低，确保起泡剂体系具有较高的驱油效率，可提高原油采收率30%以上。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。 
实施例1 
本实施例的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：由以下重量的组分组成：α-烯烃磺酸盐1.52g、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂0.76g、十二烷基二甲基甜菜碱1.52g，烷基醇酰胺0.20g、纯水996.0g。 
其中，α-烯烃磺酸盐的化学式为： 
C12H25CH＝CHCH2SO3Na。 
羧酸型咪唑啉两性表面活性剂的化学式为： 
Figure BDA0000470243110000031
烷基醇酰胺的化学式为： 
C11H23CON(CH2CH2OH)2。 
本实施例的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂的制备方法，为：准确称取α-烯烃磺酸盐1.52g、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂0.76g、十二烷基二甲基甜菜碱1.52g，烷基醇酰胺0.20g，依次溶于996.0g纯水中，用玻璃棒缓慢搅拌至完全溶解，搅拌过程中避免泡沫的形成，即得所述起泡剂溶液。用超级恒温水浴预热起泡剂溶液并恒温在80±1℃，量取200ml起泡剂溶液，用Waring-Blender法测得在80℃条件下的泡沫体积为498ml，半衰期为10.65h。 
实施例2 
本实施例的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：由以下重量的组分组成：α-烯烃磺酸盐1.90g、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂0.95g、十二烷基二甲基甜菜碱1.90g，烷基醇酰胺0.25g、模拟盐水995.0g。 
其中，α-烯烃磺酸盐的化学式为： 
C11H23CH＝CHCH2SO3Na。 
羧酸型咪唑啉两性表面活性剂的化学式为： 
Figure BDA0000470243110000041
烷基醇酰胺的化学式为： 
C11H23CON(CH2CH2OH)2。 
所述模拟盐水中包含以下重量百分比的组分：NaCl7.38%、CaCl20.87%、Na2SO41.17%、MgCl20.58%，总矿化度10×104mg/L。 
本实施例的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂的制备方法，为：准确称取α-烯烃磺酸盐1.90g、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂0.95g、十二烷基二甲基甜菜碱1.90g，烷基醇酰胺0.25g，依次溶于995.0g模拟盐水中，用玻璃棒缓慢搅拌至完全溶解，搅拌过程中避免泡沫的形成，即得所述起泡剂溶液。用超级恒温水浴预热起泡剂溶液并恒温在80±1℃，量取200ml起泡剂溶液，用Waring-Blender法测得在80℃条件下的泡沫体积为542ml，半衰期为10.72h。 
实施例3 
本实施例的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：由以下重量的组分组成：α-烯烃磺酸盐2.66g、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂1.33g、十二烷基二甲基甜菜碱2.66g，烷基醇酰胺0.35g、纯水993.0g。 
其中，α-烯烃磺酸盐的化学式为： 
C12H25CH＝CHCH2SO3Na。 
羧酸型咪唑啉两性表面活性剂的化学式为： 
Figure BDA0000470243110000042
烷基醇酰胺的化学式为： 
C11H23CON(CH2CH2OH)2。 
本实施例的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂的制备方法，为：准确称取α-烯烃磺酸盐2.66g、羧酸型咪唑啉两性表面活性剂1.33g、十二烷基二甲基甜菜碱2.66g，烷基醇酰胺0.35g，依次溶于993.0g纯水中，用玻璃棒缓慢搅拌至完全溶解，搅拌过程中避免泡沫的形成，即得所述起泡剂溶液。用超级恒温水浴预热起泡剂溶液并恒温在80±1℃，量取 200ml起泡剂溶液，用Waring-Blender法测得在80℃条件下的泡沫体积为543ml，半衰期为10.77h。 
实验例 
本实验例对实施例1所得用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，采用并联岩心流动实验对其封堵性能和驱油性能进行测试。实验结果表明，在温度80℃，气液比2:1，起泡剂溶液注入量0.2PV的条件下，测试生成的泡沫对不同渗透率的岩心封堵性能和驱油效果，测试结果如表1所示。 
表1不同渗透率岩心封堵性能和驱油效果表 
Figure BDA0000470243110000051
结果表明，按照上述配方制得的产品，对高渗透率岩心的封堵性能要远大于对低渗透岩心的封堵性能，同时相比较于水驱，可大幅度提高低渗透岩心的原油采收率，表明该起泡剂具有较高的选择封堵性能，可用于CO2驱油中封堵CO2的窜流，实现“堵水不堵油”、“堵大不堵小”的封堵效果，提高原油采收率及CO2驱油效果。 

Claims (8)

1.一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成：阴离子表面活性剂0.12%～0.30%、咪唑啉型两性表面活性剂0.06%～0.15%、甜菜碱型两性表面活性剂0.12%～0.30%，稳泡剂0.02%～0.04%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述起泡剂中，阴离子表面活性剂:咪唑啉型两性表面活性剂:甜菜碱型两性表面活性剂:稳泡剂的质量比为38:19:38:5。
3.根据权利要求1或2所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为α-烯烃磺酸盐，化学通式为：
RCHCHCH2SO3Na，
其中，R为含有10～12个碳原子的烷基。
4.根据权利要求1或2所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述咪唑啉型两性表面活性剂为羧酸型咪唑啉两性表面活性剂，化学通式为：
Figure FDA0000470243100000011
其中，R为含有10～12个碳原子的烷基。
5.根据权利要求1或2所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述甜菜碱型两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱。
6.根据权利要求1或2所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述稳泡剂为烷基醇酰胺，化学通式为：
RCON(CH2CH2OH)2，
其中，R为含有12～14个碳原子的烷基。
7.根据权利要求1所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述水为纯水或模拟盐水。
8.根据权利要求7所述的用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，其特征在于：所述模拟盐水中包含以下重量百分比的组分：NaCl7.38%、CaCl20.87%、Na2SO41.17%、MgCl20.58%，总矿化度10×104mg/L。
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