CN104293334B - 一种可溶于co2的泡沫剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油田化学品技术领域，涉及油田用提高采油效率的化学助剂，具体涉及一种可溶于CO2的泡沫剂及其制备方法。可溶于CO2的泡沫剂由烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、醇类增溶剂及CO2按照如下质量百分比混合而成：0.1％～6％的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、0.5％～10％的醇类增溶剂、85％～99％的CO2。本发明提供的泡沫剂可溶解于CO2中，在油藏内遇水生成泡沫，提高了泡沫剂的可注入性，避免注入过程中CO2遇水对注入井筒的腐蚀问题，同时本泡沫剂的溶解性、耐温耐盐性及稳泡性能优良。

Description

一种可溶于CO2的泡沫剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学品技术领域，涉及油田用提高采油效率的化学助剂，具体涉及一种可溶于CO2的泡沫剂及其制备方法。
背景技术
近年来CO2的排放问题越来越引起人们的重视，CO2的资源化利用是研究的焦点之一。随着CO2捕集和地质埋存技术的推广应用，气源问题得到解决，越来越多的油藏将成为CO2驱的目标。对于中高渗和低渗透油藏，由于地层的非均质以及CO2流度比原油高很多，将会导致气窜和粘性指进。CO2倾向在高渗透和含水饱和度高的地层渗流，加上重度差引起的重力分异，致使CO2过早突破到油井，影响波及范围和驱替效率，降低采收率。因而控制气窜和流度(等流度控制)，是今后CO2驱提高采收率研究和应用的关键。目前国内新增储量大多为低渗透油藏，该类油藏注水困难，注入水溶性泡沫更加困难，因此研发气溶性泡沫具有显著的应用价值。此外低渗透油藏大多具有埋藏深的特点，油藏温度和矿化度较高，开发新型的耐温耐盐可溶于CO2的泡沫剂具有广阔的推广前景。
ZL200910163127.4公开了一种耐酸耐油型泡沫封堵剂，由十二烷基磺酸钠、改性胍胶、羟乙基纤维素、十二醇和水组成，与CO2按照1:1.5的比例注入地下，实现气井封窜的作用。但该化学剂以水作为泡沫液溶剂，对于注水困难低渗油藏难以应用。申请号201110316564.2公开了一种形成CO2泡沫的起泡剂及制备方法，所述泡沫剂包括烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂基咪唑啉甜菜碱及水组成，但该化学剂以水作为泡沫液溶剂，对于注水困难低渗油藏难以应用。申请号201210123413.X公开了一种CO2调剖用耐温抗盐发泡剂及制备方法，该药剂由阴非离子表面活性剂、非离子助发泡剂、有机小分子稳泡剂和水组成，但该化学剂以水作为泡沫液溶剂，限制了泡沫剂在低渗透油藏中的应用。对于可溶于CO2的专利中， ZL94193963.4公布了一种可解于超临界CO2的全氟化四氟乙烯聚合物溶液，该方法在200℃或250℃及更高温度下，在80MPa或更高压力条件下，将聚合物溶解于CO2中，主要用于制造泡沫体、纺粘或类纸纤维网或用于聚合物提纯。由于该溶液所要求的压力、温度均远高于油藏条件和地面注入能力，无法应用于石油生产。US3342256公开了一种可溶解于CO2的表面活性剂，如专利描述的Trition X-100(烷基芳基聚醚醇)在26.7℃、6.895MPa下溶解度为 1％，但是在80℃～100℃的油藏条件下溶解度特别低，不符合现场要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有水溶性泡沫剂难注入低渗油藏、注入过程中CO2腐蚀井筒等缺陷，提供一种可溶于CO2的泡沫剂及其制备方法。
本发明的另一个目的是提供上述泡沫剂的制备方法。
本发明通过以下技术方案加以实现：
本发明可溶于CO2的泡沫剂由烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、醇类增溶剂及CO2按照如下质量百分比混合而成：0.1％～6％的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、0.5％～10％的醇类增溶剂、85％～99％的CO2。
(1)所述的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂，其结构通式为：
其中R1为代表辛基、壬基、十二烷基的烷基基团，m为代表聚氧乙烯醚的聚合度，聚合度为5～15。
(2)所述的醇类增溶剂，其结构通式为，R2-OH
其中R2为代表乙基、戊基、氟戊基的烷基基团或氟代烷基基团。
一种可溶于CO2的泡沫剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)按照0.1％～6％的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、0.5％～10％的醇类增溶剂加入到高温高压可视化泡沫仪中；
(2)将高温高压可视化泡沫仪加热至70℃～90℃并缓慢搅拌，至溶液澄清；
(3)逐步将CO2充入高温高压可视化泡沫仪内，直至烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂和醇类增溶剂全部溶解于CO2，即为可溶于CO2的泡沫剂。
所述的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂，其聚氧乙烯醚基团的聚合度为5～15，包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种。
所述的醇类增溶剂为乙醇、戊醇、氟戊醇中的一种或两种。
本发明的有益效果是：
(1)普通的水溶性泡沫剂对于注水困难的低渗油藏难以适用，而本发明提供的泡沫剂可溶解于CO2中，提高了泡沫剂的可注入性。
(2)常规泡沫剂以水为溶剂，本泡沫剂以CO2为溶剂，避免注入过程中 CO2遇水对注入井筒的腐蚀问题。
(3)本发明泡沫剂在注入过程中不需要水的添加，在油藏内遇水产生泡沫，实现控制CO2流度的作用。
(4)本泡沫剂在高温70℃～90℃、矿化度100000mg/L～200000mg/L条件下，在CO2中具有较好的溶解性和稳泡性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
将3g聚合度为5～15的辛基酚聚氧乙烯醚与12g戊醇混合并加入到高温高压可视化泡沫仪中，泡沫仪加热至80℃，搅拌均匀后逐步充入CO2，并以 200r/min的速度搅拌，直至辛基酚聚氧乙烯醚和戊醇全部溶解于CO2中，记录此时泡沫仪内压力为10.3MPa，计算出加入的CO2质量为305.91g，由此计算出实验条件下辛基酚聚氧乙烯醚在CO2中的溶解度为0.94％，表明制备的泡沫剂具有较好的溶解性。
已制备的可溶于CO2的泡沫剂在注入油藏后，遇地层水会生成泡沫，实现封堵作用。用30.6g NaCl、0.62g MgSO4和0.45g CaCl2配制200ml矿化度为 150000mg/L的模拟高矿化度地层水；取1g聚合度为5～15的辛基酚聚氧乙烯醚、4g戊醇，将三者搅拌互溶并加入高温高压可视化泡沫仪中。升温至80℃，充入CO2至15MPa，以1000r/min的速度搅拌，观测泡沫液为澄清状态，无杂质沉淀，利于泡沫液注入；测量泡沫剂的半衰期为12min，表明制备的泡沫剂稳泡性能良好。
实施例2～8步骤与上述实施例相同，可溶于CO2的泡沫剂制备的具体组成及实验条件如表1所示，泡沫剂评价实验所用药品配比如表2所示，泡沫评价实验条件及结果如表3所示：
表1可溶于CO2的泡沫剂制备实验条件
表2可溶于CO2的泡沫剂性能评价实验所用药品配比表
表3可溶于CO2的泡沫剂性能评价实验条件及结果
样品 压力/MPa 搅拌速度/r/min 矿化度/mg/L 温度/℃ 外观 半衰期/min
实施例2 15 1000 100000 70 澄清 27
实施例3 15 1000 150000 70 澄清 18
实施例4 15 1000 180000 90 澄清 15
实施例5 15 1000 150000 80 澄清 24
实施例6 15 1000 200000 70 澄清 22
实施例7 15 1000 150000 70 澄清 20
实施例8 15 1000 180000 70 澄清 29
实施例1～8样品在70℃～90℃条件下溶解度为0.8％～1.34％，表明样品具有较好的溶解性。在15MPa、矿化度100000mg/L～200000mg/L、温度70℃～90℃时可形成透明澄清溶液，无杂质沉淀，利于泡沫液注入；泡沫的半衰期为12 分钟以上，表明样品耐温耐盐性及稳泡性能优良。

Claims (4)

1.一种CO2泡沫剂，其特征在于由烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、醇类增溶剂及CO2按照如下质量百分比混合而成：0.8％～1.34％的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、0.5％～10％的醇类增溶剂、85％～99％的CO2；所述的醇类增溶剂为乙醇、戊醇、氟戊醇中的一种或两种；所述烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、醇类增溶剂、CO2的相加质量百分数为100％；
所述CO2泡沫剂由以下步骤制成：
(1)按照0.8％～1.34％的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、0.5％～10％的醇类增溶剂加入到高温高压可视化泡沫仪中；
(2)将高温高压可视化泡沫仪加热至70℃～90℃并缓慢搅拌，至溶液澄清；
(3)逐步将CO2充入高温高压可视化泡沫仪内，直至烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂和醇类增溶剂全部溶解于CO2，即为CO2泡沫剂。
2.根据权利要求1所述的CO2泡沫剂，其特征在于所述的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂，其结构通式为：其中R1为代表辛基、壬基、十二烷基的烷基基团，m为代表聚氧乙烯醚的聚合度，聚合度为5～15。
3.一种CO2泡沫剂制备方法，其特征在于：
(1)按照0.8％～1.34％的烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂、0.5％～10％的醇类增溶剂加入到高温高压可视化泡沫仪中；
(2)将高温高压可视化泡沫仪加热至70℃～90℃并缓慢搅拌，至溶液澄清；
(3)逐步将CO2充入高温高压可视化泡沫仪内，直至烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂和醇类增溶剂全部溶解于CO2，即为CO2泡沫剂；所述的醇类增溶剂为乙醇、戊醇、氟戊醇中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的CO2泡沫剂制备方法，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚类泡沫剂的聚氧乙烯醚基团的聚合度为5～15，包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种。
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