CN104321405B - 水润湿油湿表面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过将包含至少一种润湿性改进剂的含水配制剂施用于油湿表面上而水润湿油湿表面的方法，所述润湿性改进剂为烷氧基化糖的水溶性酯。油湿表面可以为任何疏水表面，例如地下含油地层的岩石。
Description
本发明涉及通过将包含至少一种润湿性改进剂的含水配制剂施用于油湿表面而水润湿油湿表面的方法，所述润湿性改进剂为烷氧基化糖的水溶性酯。油湿表面可以为任何疏水表面如地下含油地层的岩石。
在天然矿物油沉积层中，矿物油存在于通过不透水顶层而对地球表面密封的多孔储集岩的空穴中。空穴可以为非常细的空穴、毛细管、孔等。细孔岩颈可例如具有仅约1μm的直径。除矿物油，包括天然气馏分外，沉积层包含具有较大或较小盐含量的水。
在矿物油开采中，通常存在初级、二级和三级开采之间的区别。
在初级开采中，矿物油在开始将沉积层钻井以后由于沉积层的自生压力而自动地通过钻孔流向表面。然而，甚至在最好的情况下，沉积层中仅存在的次要量的矿物油，通常不多于约10％，可通过初级开采产生。
在二级开采中，可将水注入沉积层中以保持压力或者将它再次提高。该技术称为水驱。水驱的目的是迫使矿物油在开采钻孔的方向上从注入钻孔出发缓慢地通过空穴进入地层中。
称为强化油回收(EOR)的三级油开采技术包括其中合适的化学品用作油开采助剂的方法。例如，可将包含表面活性剂和/或增稠聚合物的水溶液注入地层中以使地下地层中的油移动使得可从地层中回收另外的油。
适当选择用于强化油开采的合适化学品的一个临界点是矿物油沉积层内表面的性质。
在具有或多或少亲水表面的地下储油层如砂岩储集层中，通常将表面水润湿且如果它们的直径大于流动方向上在孔之后的毛细管直径，疏水油滴可被捕获在地层的孔中。所述情况示意性地显示于图1中。在这种情况下，合适的表面活性剂可用于克服毛细力并降低油-水界面的界面张力使得油滴可能变形并可通过注入的表面活性剂水溶液而从孔中排出。适于该技术的表面活性剂应导致油-水界面上超低的界面张力。
在具有或多或少疏水表面的地下储油层如碳酸盐储集层中，油可作为非常薄的膜吸收在地层的内表面上，即表面时油湿的。这示意性地显示于图2中。具有油湿表面的这类储集层的透水性是低的，这是由于水的负毛细压力，使得水驱的效率低。为增强油回收，需要通过将油与油湿表面分离而将油湿表面改变成水湿表面。
本领域中已知润湿性改进剂在油开采过程中用于某些技术。
US 7,256,160 B2公开了用于将地下地层水力压裂的压裂液，其包含水润湿控制剂。该润湿控制剂可以为例如乙二醇一甲醚、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐或烷基糖苷。
M.Salehi，S.J.Johnson和J.Liang，Langmuir 2008，24，14099-14107讨论了几种表面活性剂如肌动蛋白、月桂醇聚醚硫酸钠和十二烷基三甲基溴化铵作为油田储集层的润湿性改进剂的用途。
US 2010/0163234 A1公开了通过将流体注入地层中而处理地下地层的方法，所述流体包含颗粒物和有机硅烷RnSiX4-n，其中R为有机官能团，且X为卤素、烷氧基或乙酰氧基，且n为1、2或3。
WO 2011/086360 A1公开了用于多种岩石类型的润湿控制的处理流体，其包含具有电荷的第一表面活性剂、具有相对电荷的第二表面活性剂和相容剂。表面活性剂可以为阳离子表面活性剂如烷基氯化铵和阴离子表面活性剂如烷基醚硫酸盐，且相容剂可选自各种表面活性剂，包括乙氧基化脱水山梨糖醇脂肪酸酯。
A.Karimi，Z.Fakhroueian，A.Bahramian，A.P.Khiabani，J.B.Darabad，R.Azin和S.Arya，Energy & Fuels 2012，26，1028-1036公开了包含ZrO2纳米颗粒和表面活性组分的纳米流体在碳酸盐中的润湿性改变和强化油回收中的用途。研究的配制剂包含基于脱水山梨糖醇酯的表面活性剂。
几个出版物公开了烷基多葡糖苷在油田应用中的用途。例如WO 92/02594A1、WO2006/026732 A1、US 4,985,154或WO 2009/124922。
Y.Wu，S.Iglauer，P.Shuler，Y.Tang和W.A.Goddard，Tenside，SurfactantsDetergents 47(5)(2010)，280-280公开了用于改进油回收的烷基多葡糖苷和脱水山梨糖醇酯的配制剂。
用于油田应用的润湿性改进剂需要满足基于地下油层中流行的具体条件如高温和具有高盐含量的储集水的存在的大量要求，其中由于二价离子如Mg2+或Ca2+的存在而产生额外的挑战。
WO 2010/069518 A1公开了通过多元醇或其烷氧基化产物的酯交换而制备多元醇酯的方法。该反应在还原无机酸或有机酸作为催化剂的存在下进行。特别地，该方法适于制备基于热敏性原料的产物如蔗糖。此外，WO 2010/069518 A1公开了乙氧基化和/或丙氧基化右旋糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖的酯，其可第一次使用新方法制备。该出版物公开了所得多元醇酯的几种用途，然而不用于油田应用中。
本发明的目的是提供水润湿油湿表面，特别是地下含油地层的油湿表面的改进方法。
相应地，发现水润湿油湿表面的方法，所述方法包括至少步骤：使油湿表面与包含至少一种水溶性润湿性改进剂的含水配制剂接触，其中润湿性改进剂中的至少一种为具有通式Z-(-O-C(O)-R1)n(I)的烷氧基化糖的酯，其中Z表示用4-80个选自氧化乙烯、氧化丙烯或氧化丁烯单元的氧化烯单元烷氧基化的戊糖和/或己糖的烷氧基化单-、二-或三糖结构部分，条件是至少50％的氧化烯单元为氧化乙烯单元，n为≥1的数，且R1为具有6-30个碳原子的脂族线性或支化、饱和或不饱和烃结构部分。
在本发明的优选实施方案中，该方法用于油开采过程中。
在本发明的另一优选实施方案中，该方法为强化油回收方法，其中将含水配制剂通过注入井注入包含油和地层水的地下含油地层中，注入的水通过地下地层流向生产井，由此将油与地层的油湿表面分离，和通过生产井由地层生产包含油和水的混合物。
令人惊讶的是，发现用作润湿性改进剂的烷氧基化糖的酯在50℃以上的温度和高盐度下具有优异的性能。
图目录
图1具有水湿表面的含油地层(示意性地)
图2具有油湿表面的含油地层(示意性地)
图3在水润湿油湿表面的过程中油与油湿表面的分离(示意性地).
关于本发明，具体地描述下文：
用于该方法中的润湿性改进剂
本发明方法中所用润湿性改进剂为烷氧基化单-、二-或三糖的水溶性脂肪酸酯。
单糖为戊糖或己糖，优选己糖，同样地，二-或三糖单元为戊糖单元和/或己糖单元，优选己糖单元。因此，单-、二-或三糖包含5-18个碳原子，优选6-18个碳原子。单糖可以为醛糖和/或酮糖。优选糖为单-或二糖，非常优选糖为二糖。
合适单-、二-或三糖的实例包括单糖如阿拉伯糖、核糖、木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖，二糖如麦芽糖(2个葡萄糖单元)、乳糖(1个半乳糖单元+1个葡萄糖单元)或蔗糖(1个葡萄糖单元+1个果糖单元)，或三糖如麦芽三糖(3个葡萄糖单元)。
优选的糖为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖，特别优选蔗糖。
单-、二-或三糖被4-80个选自氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯单元，优选选自氧化乙烯和氧化丙烯单元的氧化烯单元烷氧基化，条件是氧化烯单元总数的至少50％为氧化乙烯单元，优选至少70％，非常优选至少90％的氧化烯单元为氧化乙烯单元，在最优选的实施方案中，仅使用氧化乙烯单元。除氧化乙烯单元外，可使用其它氧化烯单元微调待使用的烷氧基化糖酯的亲水性。烷氧基化产物可显示出氧化烯单元的嵌段或统计分布。
优选单-、二-或三糖被8-50个氧化烯单元，更优选10-45个氧化烯单元，最优选12-40个氧化烯单元烷氧基化。
脂肪酸酯可通过式Z-(-O-C(O)-R1)n(I)示意性表示。在式(I)中，Z表示如上所述烷氧基化单-、二-或三糖结构部分，n为酯基团的数目，且R1为具有6-30个碳原子，优选8-30个碳原子，更优选8-22个碳原子，最优选12-18个碳原子的脂族线性或支化、饱和或不饱和烃结构部分。R1可任选被OH基团取代。如果R1为不饱和脂族残基，则双键的数目优选为1-3个双键。n表示分子中的酯基团数目，且具有≥1的数。不言而喻，n不能超过所用糖中存在的OH基团的数目，即在三个己糖的三糖如麦芽三糖的情况下，n不能超过11，在两个己糖的二糖如蔗糖的情况下，数目不能超过8。换言之，n为1-11。优选n为1-4，最优选n为1或2。
酯基团R1-C(O)-O-的实例包括衍生自月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、反油酸、亚油酸、共轭亚油酸、亚麻酸、12-羟基硬脂酸、蓖麻油酸、顺式9-二十碳烯酸、花生四烯酸、山萮酸和芥酸的酯基团。
待根据本发明使用的润湿性改进剂为水溶性的。它们可以以所有比例与水溶混，然而对本方法而言，润湿性改进剂以意欲的使用浓度和给定的水盐度可溶是足够的。一般而言，润湿性改进剂应具有在20℃下在待用于本发明方法的含水配制剂中至少0.1重量％，优选至少1重量％的水溶度。
氧化烯单元的种类和数目以及酯基团的种类和数目可由技术人员根据方法的要求选择。在任何情况下，需要确保润湿性改进剂在本方法中所用浓度下是水溶的。技术人员已知如何解决该问题。使用的酯基团越多且R1越大，酯越疏水，且氧化乙烯基团越多，酯越亲水。因此，酯基团越大，氧化乙烯单元的数目也应越大以确保足够的水溶性。
用于本发明方法中的优选水溶性润湿性改进剂为基于烷氧基化蔗糖的酯。优选，蔗糖被8-50个氧化乙烯和/或氧化丙烯单元，更优选12-45个氧化乙烯和/或氧化丙烯单元，最优选15-40个氧化乙烯和/氧化丙烯单元烷氧基化，条件是氧化烯单元总数的至少50％为氧化乙烯单元。优选至少70％，非常优选至少90％的氧化烯单元为氧化乙烯单元，在最优选的实施方案中，仅使用氧化乙烯单元。优选使用单-或二酯，即n为1或2，且如上文所定义的R1具有8-22个碳原子，更优选12-18个碳原子。
就本方法而言，特别优选烷氧基化蔗糖的单酯，其中烷氧基化蔗糖包含15-25个氧化乙烯单元，例如约20个氧化乙烯单元，且如上文所定义的R1具有12-18个碳原子，优选16-18个碳原子，例如蔗糖*20EO-单油酸酯。
就本方法而言，还特别优选烷氧基化蔗糖的二酯，其中烷氧基化蔗糖包含25-45个氧化乙烯单元，例如约30-40个氧化乙烯单元，且如上文所定义的R1具有10-18个碳原子，优选12-14个碳原子，例如蔗糖*40EO-二月桂酸酯。
润湿性改进剂的生产
为生产酯，在第一步骤中将单-、二-或三糖根据技术人员已知的程序烷氧基化。
在本发明的一个优选实施方案中，烷氧基化可根据EP 2 072 523 A1中公开的程序，即通过将糖在90-160℃，优选100-140℃下并在1-5巴的压力下在水溶液中用氧化乙烯以及任选较高氧化烯烷氧基化而进行。作为催化剂，可使用氢氧化物如氢氧化钾或氢氧化钠。在反应以后，将反应器冷却并将碱性催化剂使用有机酸如乳酸中和。一些聚氧化烯可作为烷氧基化的副产物形成，但EP 2 072 523 A1所公开的程序确保它们的量仅是低的。
在第二步骤中，将烷氧基化多糖酯化以得到上述酯。酯化技术是技术人员已知的。
在一个优选实施方案中，酯化通过酯交换，优选根据WO 2010/069518A1所述程序进行。
一般而言，酯交换意指醇ROH与酯R’COOR”以以下方式反应：ROH+R’COOR”----->R’COOR+R”OH。R”OH通常为可容易地从反应器中除去的高挥发性醇。根据WO 2010/069518 A1所述程序，酯交换在还原酸的碱或碱土盐作为催化剂的存在下进行。
优选，酯交换催化剂可选自：
(i)硫的氧化值为小于6的硫酸或磺酸的碱和/或碱土盐，
(ii)磷的氧化值为小于5的磷酸或膦酸的碱和/或碱土盐。
典型实例包括亚硫酸、连二硫酸、亚磺酸和有机亚磺酸、亚磷酸、二亚磷酸、次磷酸和次二磷酸的碱和/或碱土盐。优选的盐为钾盐。
使用还原酸的盐容许在较温和的条件，特别是较低温度和中性pH值下进行酯交换。这类条件特别适于待用于本发明中的稍微热敏的糖的酯交换。
用于与烷氧基化糖反应的合适脂肪酸酯具有式R1CO-OR2(II)，其中R1具有如上文所定义的含义，且R2表示具有1至约6个碳原子的烷基或者甘油的残基。优选R2表示甲基。因此，适用于本发明方法中的脂肪酸酯表示烷基酯或(单/二/三)甘油酯。
合适酯R1CO-OR2(II)的典型实例可选自己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、反油酸、亚油酸、共轭亚油酸、亚麻酸、12-羟基硬脂酸、蓖麻油酸、顺式9-二十碳烯酸、花生四烯酸、山萮酸、芥酸及其工业级混合物如牛脂酸、椰油脂肪酸、棕榈脂肪酸、向日葵酸或大豆酸的甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基酯，优选甲基酯。代替烷基酯，相同脂肪酸的单-、二-和/或三甘油酯也可用于酯交换。最后，天然脂肪和油，例如向日葵或大豆油也可用于相同目的。
酯交换可以以由有机化学已知的常用方式进行。通常，酯(II)过量使用。用作催化剂的盐可就地制备：将化学计量量的无机酸和碱性氢氧化物加入烷氧基化糖和酯(II)的混合物中。
催化剂可以以基于用于酯交换的原料计算约0.05至约1重量％，优选约0.1至约0.5重量％的浓度使用。反应可优选在6-8.5的pH值下进行。当加入催化剂时，取决于反应物，将混合物在氮气或真空下加热至最终温度。合适的反应温度为约120至约200℃，优选约150至约180℃。优选酯交换在降低的压力，例如1至约300毫巴，优选约10至约100毫巴下进行。
含水配制剂
对于本发明方法，使用包含至少一种如上文详述的通式Z-(-O-C(O)-R1)n(I)的润湿性改进剂的含水配制剂。当然，可使用两种或更多种式(I)润湿性改进剂。
除水外，含水配制剂还可包含与水溶混的有机溶剂。这类溶剂的实例包括醇如乙醇、正丙醇、异丙醇或丁基二甘醇。如果存在有机溶剂，则它们的量应相对于存在于配制剂中的所有溶剂不超过50重量％，优选它应不超过25重量％。在本发明的一个优选实施方案中，仅水用作溶剂。
所用水可以为包含溶解盐的咸水。盐的实例包括单价或二价阳离子如Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+或Ba2+的卤化物，特别是氯化物、硫酸盐、硼酸盐。水的盐度可以为10,000-230,000ppm。
根据式(I)的润湿性改进剂的浓度相对于含水配制剂的所有组分之和可以为0.01-10重量％，优选0.1-5重量％，非常优选0.5-5重量％。
含水配制剂可包含其它组分，例如阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂以及聚合物、无机盐如氯化钠或氯化钾和碱如氢氧化钠或碳酸氢钠。当然，也可使用不同于式(I)那些的润湿性改进剂。这类其它组分各自的量可以为0.01-10重量％。
含水配制剂可通过将水、本发明润湿性改进剂和任选其它组分混合而制备。所用水可以为淡水，但也可使用海水或地层水，即或多或少咸水。用于本发明方法的润湿性改进剂的一个优点是它们在咸水中显示出良好结果。
通常，润湿性改进剂作为浓水溶液提供，其用于直接在使用场所，例如在油田混合待使用的含水配制剂。
水润湿油湿表面的方法
本发明水润湿油湿表面的方法包括至少步骤：使油湿表面与包含至少一种如上所述式(I)水溶性润湿性改进剂的含水配制剂接触。
如本文所用术语“油”以常用方式表示不溶于水且具有高沸点，例如不小于150℃，优选不小于200℃的沸点的有机液体。油可以为来自天然来源的油或合成油。在本发明范围内优选的油为原油。
对技术人员而言不言而喻，油湿表面会或多或少地疏水。疏水度可以以常用方式通过测量油在表面上的接触角而测定。通常，接触角应为0-30°，优选0-10°，最优选约0°。油可完全覆盖表面，例如它可在表面上形成连续膜，或者仅一部分表面可被油覆盖。
表面可以为可用油如原油、合成油或含油配制剂润湿的任何种类的表面，例如疏水性聚合物表面，例如钻井和管道中所用聚乙烯表面或者钢或合金表面。特别地，油湿表面包括在油的开采和运输过程中与任何种类的含油配制剂或原油接触或可接触的任何表面，例如地下含油地层的表面，特别是地下含油地层的孔、空穴和毛细管，具有或不具有外壳的井眼、用于原油开采和运输的设备或装置的内表面。此外，油湿表面包括沉积于其它表面上的积垢的表面。积垢可以为碳酸盐积垢，例如碳酸钙或碳酸镁积垢、硫酸盐积垢如硫酸钙积垢。在本发明的一个优选实施方案中，这类积垢沉积于用于原油开采和运输的设备和装置的表面，例如外壳、抽油杆或管道的表面上。
在本发明的一个优选实施方案中，油湿表面可以为地下含油地层，特别是包含碳酸盐岩的地层和/或由碳酸盐岩，特别是方解石和白云石岩组成的地层的内表面。
就本发明方法而言，使油湿表面与包含至少一种如上所述水溶性润湿性改进剂的含水配制剂接触。不言而喻，使油湿表面与含水配制剂接触的技术取决于具有油湿表面的物体的性质，例如物体具有内表面还是外表面或者它是否可移动。例如，接触可通过将配制剂喷雾到表面上或者通过将具有油湿表面的物体浸入含水配制剂中而进行。后者当然仅可用于可动物体的表面。如果表面为装置的内表面，则可将配制剂倒入或注入该装置中。
如果表面为地下地层的油湿表面，则可将含水配制剂注入地下地层中。注射可通过将含水配制剂注入注入井中或者注入钻入地层中的生产井中而进行。
注射由技术人员在足以使含水配制剂渗入地层中的压力下进行。
在油湿表面与含水配制剂接触以后，建议使含水配制剂在表面上一段时间。对技术人员而言不言而喻，该时间可取决于因素，包括温度、配制剂中组分的浓度、油或表面的性质。处理时间可以从几秒至几小时变化。
油湿表面处理过程中的温度可以为20-150℃，优选40-100℃。在一些情况下，温度可由技术人员，例如通过选择含水配制剂的特定温度而选择。在地下地层的情况下，可将含水配制剂在室温或较高温度下注入地层中，且在注入地层中以后，注入的含水配制剂的温度会达到地层温度。
在油湿表面的处理过程中，表面变得更加亲水。该方法可通过接触角测量监控。表面与油之间的接触角变得越来越大，最后，油滴可能变得与表面分离。所述方法示意性地阐述于图3中。
在本发明的优选实施方案中，本发明方法用于油开采过程中。在这类油开采方法中，它通常与其它工艺步骤组合。
在本发明方法的第一优选实施方案中，油湿表面为包含油和地层水的地下含油地层的岩石表面。优选，地下含油地层的岩石包含碳酸盐岩。地层水通常为盐水且其盐度可以为10,000-230,000ppm。地层的温度可以为20-150℃，优选40-100℃。为执行第一优选实施方案，将包含至少一种如上所述润湿性改进剂的含水配制剂注入地下地层中。
在第二优选实施方案中，该方法为强化油回收方法。油湿表面为包含油和地层水的地下含油地层的岩石表面。优选地下含油地层的岩石包含碳酸盐岩。地层水通常为盐水且其盐度可以为10,000-230,000ppm。地层的温度可以为20-150℃，优选40-100℃。含油地层包含至少一个注入井和至少一个生产井。含水配制剂在足够的压力下通过至少一个注入井注入地下地层中使得注入的水通过地下地层流向至少一个生产井。由此它与地层的油湿表面接触，并且在润湿性改进剂的影响下，表面变得越来越水湿。因此，由于毛细力发生水自发渗入碳酸盐盐的毛细管中，且油从毛细管中压出。来自地层的包含油和水的混合物流入生产井中，在那里可将它抽取到表面。
在随后的步骤中，将产生的原油与地层水的混合物以常用方式分离成原油相和地层水相。这可使用常用设备和任选常用反乳化剂作为加工助剂进行。
在强化油回收方法的一个优选实施方案中，分离的含盐地层水可用于制备包含润湿性改进剂的含水配制剂。可使用仅地层水或者可使用与淡水或海水混合的咸水。其后可将包含盐的含水配制剂通过注入井注入地层中，由此使至少一部分地层水再循环。这时经济优点，对于难以处置地层水的陆地上的油开采而言特别如此。
在第三优选实施方案中，该方法为水力压裂方法。含水配制剂通过生产井注入地下含油地层中。优选地下含油地层的岩石包含碳酸盐岩。地层的温度和地层水的盐度可如上文所述。在地层的处理过程中，油湿表面变得被水润湿。在第二步骤中，通过生产井注入包含增稠组分的含水压裂液。注射在足以使地层的岩石压裂的压力下进行。所述断口通常在生产井周围的区域中形成。通过形成的断口可从地层流向生产井，因此容许提高的油产量。
压裂方法和用于压裂中的合适压裂液是技术人员已知的。压裂液的合适实例公开于WO 2011/012164 A1中。除增稠组分外，压裂液可包含所谓的支撑剂。支撑剂为导致形成的断口在除去压裂以后不接近的小硬颗粒。在注入压裂液以前水润湿油湿表面的步骤改进含水压裂液在地层中的渗透，由此改进形成断口的方法。
在第四优选实施方案中，该方法为酸化方法。含水配制剂通过生产井注入地下含油地层中。优选地下含油地层的岩石包含碳酸盐岩。地层的温度和地层水的盐度可如上文所述。在地层的处理过程中，油湿表面变得被水润湿。在第二步骤中，通过生产井注入含水酸配制剂。酸溶解积垢并可在地层中形成新的空穴、孔等，由此产生油从地层流入生产井中的新通道，因此提高油产量。
在第五优选实施方案中，该方法为在油开采过程中除去积垢的方法。油湿表面为沉积于含油地层和/或井眼和/或油生产设备中的积垢表面。在第一步骤中，将积垢的油表面用包含润湿性改进剂的含水配制剂处理，且油湿表面变得水湿。在第二步骤中，将积垢用包含至少一种积垢抑制剂的含水配制剂处理，由此除去或至少减少积垢。在用积垢抑制剂处理以前水润湿表面明显改进积垢脱除的效率。
通过以下实施例详细地阐述本发明。
在实施例中，研究以下润湿性改进剂：
| 化合物 | 化学描述 |
| S1 | 与C16/C18脂肪酸的蔗糖*20EO单酯 |
| S2 | 与C12/C18脂肪酸的蔗糖*40EO二酯 |
EO＝氧化乙烯
步骤1：烷氧基化
为合成化合物，使用用20个氧化乙烯单元(20摩尔氧化乙烯每1摩尔蔗糖)乙氧基化的蔗糖和用40摩尔氧化乙烯乙氧基化的蔗糖。烷氧基化根据EP 2 072 523 A1所述程序进行。
一般程序：
将蔗糖在水中的几乎饱和溶液和0.5％(基于离析物计算)氢氧化钾水溶液(50重量％)放入搅拌高压釜中。当将反应器抽空三次并用氮气清洗以除去所有痕量氧气时，将混合物加热至约125℃，并在约3.5小时内加入计算量的氧化乙烯，同时压力应提高至约5.5巴。随后将混合物保持另外30分钟以用于后反应，同时保持温度为约130℃。最后将反应器冷却至室温，打破真空并应通过加入乳酸溶液将产物的pH调整至约7。因此所得液体包含乙氧基化蔗糖和水。在较高乙氧基化度下，还可形成一些聚乙二醇。
步骤2：酯交换
酯通过根据WO 2010/069518 A1，特别是实施例1中所述程序使乙氧基化蔗糖在次磷酸钾作为催化剂的存在下酯交换而生产。对于化合物1，工业级C16/C18脂肪酸甲酯用于酯交换，对于化合物2，使用工业级月桂油基C12/C18脂肪酸甲酯(峰C12/C14)。
一般程序：
将0.5摩尔烷氧基化蔗糖与计算量的甲酯和15g的25％次磷酸钾溶液混合。将混合物设置在300毫巴真空下并在搅拌下缓慢地加热至180℃。在除去水(衍生自乙氧基化蔗糖)以后，反应在约140-150℃的温度下强烈地开始。在除去第一大量甲醇以后，将真空缓慢地降至<1毫巴并将反应混合物在这些条件下保持另外3-4小时。在最终反应时间以后，将最终酯冷却并可直接使用而不进一步处理。
应用试验
溶解度试验
溶解度试验显示对于至少95℃的温度，化合物S1和S2在具有10.000ppm和100.000ppm盐度的水中形成浓度为1重量％的清澈溶液。
为对比，在具有50.000ppm NaCl盐度的水中在1％的浓度下测试两种常规表面活性剂，并以常用方式测定它们的浊点。
C13醇+20EO浊点86℃
C16/18醇+80EO浊点87℃
表面张力(ST)和临界胶束形成浓度(cmc)
表面张力使用DuNouy环法(根据Din 53914)作为表面活性组分浓度的函数测量。临界胶束形成浓度(cmc)以常用方式得自测量图。
为模拟地下地层中的盛行条件，测量在25℃和60℃下在具有10.000ppm和100.000ppm盐度的水中测量。所用盐为重量比为9:1NaCl/CaCl2的NaCl和CaCl2。
结果汇总于表1中。
界面张力(IFT)
测试的化合物与油相之间的界面张力用旋转滴落张力计(DataPhysics)测量。由于原油的组成可改变，癸烷，十二烷和十六烷用作模型油以研究测试化合物的应用范围。试验在具有10.000ppm和100.000ppm盐度(重量比为9:1的NaCl/CaCl2)的水中以及在25℃和60℃下进行。结果汇总于表1中。
岩石润湿性的改进
聚乙烯微片(3cm×2cm)用于油湿岩石的疏水模拟表明。作为第一步骤，将5μl癸烷或5μl十二烷施用于聚乙烯微片上。疏水液体涂布于疏水表面上。使用常用接触角测量装置(DataPhysics)测量油与聚乙烯表面之间的接触角，因此得到0°的值。将油湿微片浸入待测试化合物的1g/l重量计水溶液中。试验在具有10.000ppm和100.000ppm盐度(重量比为9:1的NaCl/CaCl2)的水中以及在25℃和60℃下进行。油与聚乙烯表面之间的接触角作为时间的函数测量。此外，目测检查油滴是否变得与表面分离。结果汇总于表2中。
表1显示润湿性改进剂S1具有低临界胶束形成浓度(cmc)，即它在低浓度下已经是表面活性的。此外，cmc在25℃和60℃(在10,000ppm的盐度下)下为0,03g/l，且在25℃和60℃(在100,000ppm的盐度下)为0,02g/l，即cmc不取决于所研究范围内的温度。所述行为对在可能不具有恒定地层温度，而是可能存在温度梯度的地下含油地层中的使用而言是有利的。特别地，温度梯度可由正在进行对地层的水驱而导致。在注入井附近，温度通常变得降低。以相反方式，正在进行的蒸汽驱通常提高注入井附近的温度。cmc对盐度的依赖性也不太明显。该行为在含油地层中也是有利的，例如当淡水用于制备含水配制剂并稍后使配制剂与咸水接触时。
润湿性改进剂S2具有与S1相比类似的行为。
水与具有不同链长的烃之间的界面张力(IFT)通过加入润湿性改进剂S1而明显降低。不同的烃用于研究不同类型的油的影响。不存在所用烃性质的强烈影响，这对油田用途而言也是有利的。
表2证明润湿性改进剂S1在水润湿油湿表面中的性能。不用润湿性改进剂，未将油与表面分离。用根据本发明使用的润湿性改进剂，油在聚乙烯表面上的接触角随着时间过去而提高，最后油变得从表面上分离。油的分离在60℃下比在25℃下更快，且它在100,000ppm的盐水浓度下比在10,000ppm下更快。在60℃和1000,000ppm下，油仅在接触2分钟以后已经与表面分离。这些实验数据强力地支持本发明润湿性改进剂对油田中的应用的合适性。
Claims (17)
1.水润湿油湿表面的方法，其至少包括如下步骤：使油湿表面与包含至少一种水溶性润湿性改进剂的含水配制剂接触，其中润湿性改进剂中的至少一种为具有通式Z-(-O-C(O)-R1)n(I)的烷氧基化糖的酯，其中Z表示用4-80个选自氧化乙烯、氧化丙烯或氧化丁烯单元的氧化烯单元烷氧基化的戊糖和/或己糖的烷氧基化单-、二-或三糖结构部分，条件是至少50％的氧化烯单元为氧化乙烯单元，n为≥1的数，且R1为具有6-30个碳原子的脂族线性或支化、饱和或不饱和烃结构部分。
2.根据权利要求1的方法，其中烷氧基化糖结构部分选自烷氧基化葡萄糖、烷氧基化蔗糖、烷氧基化麦芽糖和烷氧基化麦芽三糖。
3.根据权利要求1的方法，其中烷氧基化糖结构部分为烷氧基化蔗糖结构部分。
4.根据权利要求3的方法，其中蔗糖结构部分用8-50个氧化乙烯和/或氧化丙烯单元烷氧基化，条件是至少50％的单元为氧化乙烯单元，且n为1-4的数。
5.根据权利要求3的方法，其中蔗糖结构部分用12-45个氧化乙烯和/或氧化丙烯单元烷氧基化，条件是至少70％的单元为氧化乙烯单元，且n为1或2的数。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中含水配制剂中润湿性改进剂的浓度为0.01-10重量％。
7.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中油湿表面为包含油和地层水的地下含油地层的岩石表面，且其中将含水配制剂注入地下地层中。
8.根据权利要求7的方法，其中地下含油地层的岩石包含碳酸盐岩。
9.根据权利要求7的方法，其中所述方法在增强油回收的方法中应用，其中将含水配制剂通过注入井注入包含油和地层水的地下含油地层中，注入的水通过地下地层流向生产井，由此将油与地层的油湿表面分离，并通过生产井由地层产生包含油和水的混合物。
10.根据权利要求8或9的方法，其中地层的温度为20-150℃。
11.根据权利要求8或9的方法，其中地层的温度为40-100℃。
12.根据权利要求8或9的方法，其中地层包含具有10,000-230,000ppm的盐度的地层水。
13.根据权利要求9的方法，其中将由地层产生的油-水混合物分离成油相和水相，分离的水用于制备包含润湿性改进剂的含水配制剂并将含水配制剂通过注入井注入地层中。
14.根据权利要求7的方法，其中所述方法在水力压裂方法中应用，其中将含水配制剂通过生产井注入地下含油地层中，其后在足以使地层的岩石破裂的压力下注入包含至少增稠组分的含水压裂液。
15.根据权利要求7的方法，其中所述方法在酸化方法中应用，其中将含水配制剂通过生产井注入地下含油地层中，其后注入含水酸配制剂。
16.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中所述方法在油开采过程中应用。
17.根据权利要求16的方法，其中油湿表面为沉积于含油地层和/或井眼和/或油开采设备中的积垢表面，其中在用包含润湿性改进剂的含水配制剂处理以后将积垢用包含至少一种积垢抑制剂的含水配制剂处理。
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