CN104449633A

CN104449633A - 一种原油表面活性剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN104449633A
Application number: CN201410748931.XA
Authority: CN
Inventors: 刘占广; 安志杰; 李文军; 李友富; 浦家康; 孙倩茹; 张玉涛; 刘畅; 李德胜; 徐爽; 周广安; 熊梅; 王雪梅; 王喜泉; 孙福群
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: CN104449633B

Abstract

本发明涉及一种原油表面活性剂及其制备方法和应用；在无碱条件下，按照质量百分比由1％～2％的脂肪酸二乙醇酰胺、5％～10％的聚氧乙烯脂肪酰胺和10％～20％的十七烷基二甲基甜菜碱，其余为水组成。其中聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱复配质量比为1:2。在无碱条件下，该表面活性剂复配体系在使用浓度为0.0075～0.01％时，45℃下，可与地层脱水原油形成10^-3～10^-4 mN/m的超低界面张力。另外，该体系受地层水矿化度的影响较小，在辽河油田海南三块油砂的吸附量低于0.5mg/g。该复配体系适用于油藏注水开发中后期采取的一元驱或二元驱技术，为油田三次采油提供一定的技术支撑。

Description

一种原油表面活性剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及石油领域，具体的说，涉及一种原油表面活性剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，各大油田相继进入开采后期，水驱采收率都普遍偏低，原油含水率较高，原因在于地层受注入水长期冲刷形成的大量水流通道，使得注入的化学药剂进入储层后，沿着高渗孔道指进，造成水驱效果不佳，低渗油层得不到很好的开发。

辽河油田浅海石油开发公司海南三块属于中低渗油藏，具有原油粘度高、地层非均质性强的特点。针对这类问题，需要考虑提高油藏波及系数和洗油效率两个方面。在提高洗油效率方面，目前在用的表面活性剂复配体系需要在低碱或者使用浓度高的条件下，才能与原油形成超低界面张力，不能满足保护中低渗油藏和降低成本的需要。

因此，对三次采油技术的研究与实验显得至关重要，三次采油所用化学药剂中，表面活性剂被认为是可以大幅度提高原油采收率，适用范围较广的一种药剂，在一元驱或二元驱中应用广泛。

针对单一表面活性剂与原油之间的界面张力很难达到超低，而表面活性剂复配体系利用药剂间协同作用可以与原油形成超低界面张力，因此，目前对表面活性剂复配体系的研究较多。中国专利“一种驱油用表面活性剂、其配方体系及其在三次采油中的应用”(申请号：CN200810127843.2)，其复配体系在低碱作用下，可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。中国专利“一种低渗透油田表面活性剂复配体系”(申请号：201210323327.3)采用阴离子磺酸钠表面活性剂和非离子表面活性剂进行复配，使用浓度为0.2％～0.4％时，可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力；中国专利“一种驱油用表面活性剂配方体系及其在三次采油中的应用”(申请号：CN201110132072.8)采用脂肪酰胺烷基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基羧酸盐复配，使用浓度为0.05～0.3％时，可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种原油表面活性剂，所述原油表面活性剂能够有效降低原油的界面张力；

本发明的另一目的在于提供所述原油表面活性剂的制备方法；

本发明的再一目的在于提供所述原油表面活性剂在处理原油降低界面张力中的应用；

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种原油表面活性剂，所述原油表面活性剂由如下重量百分比成分制备而成：1％～2％脂肪酸二乙醇酰胺、5％～10％聚氧乙烯脂肪酰胺和10％～20％十七烷基二甲基甜菜碱、余量为水。

本发明的脂肪酸二乙醇酰胺(C₁₁H₂₃CON(CH₂CH₂OH)₂)、聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱均为常规市售产品，任何市售的符合相应质量标准的上述试剂均可用于本发明并实现本发明目的。

其中，本发明所优选采用的聚氧乙烯脂肪酰胺的分子量以平均分子量计为480-520；

其中更优选为500。所述的聚氧乙烯脂肪酰胺可以市售获得，市售符合上述条件的聚氧乙烯脂肪酰胺均可用于本发明；

所述的聚氧乙烯脂肪酰胺也可以按照现有技术方法合成获得，譬如本发明可以优选的是由油酸二乙醇酰胺和环氧乙烷按照摩尔比为1:3-4制备得到。

所述油酸二乙醇酰胺可以为现有市售，或者按照现有常规方法制备，譬如可以为油酸和二乙醇胺制备得到；

再譬如油酸和二乙醇胺按照摩尔比为2:5制备(140～150℃的反应温度下反应3h)得到。

譬如可以具体为：用油酸和二乙醇胺反应得到油酸二乙醇酰胺；再用油酸二乙醇酰胺和环氧乙烷加成反应得到聚氧乙烯脂肪酰胺；

其中更优选的是：用油酸和二乙醇胺在140～150℃的反应温度下反应3h得到油酸二乙醇酰胺；再用油酸二乙醇酰胺和环氧乙烷在160～180℃的反应温度下反应4h加成得到聚氧乙烯脂肪酰胺。

本发明是采用脂肪酸二乙醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱进行复配得到的表面活性剂体系，该体系在较低浓度下就能与原油形成超低界面张力，大大降低原油剥离岩层所需的粘附功，提高洗油效率，既降低生产成本又增加生产效益。并且其配制过程简单、易于操作。

根据本发明所述的原油表面活性剂，其中聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱的用量满足前面百分比即可，然而本发明进一步发现，当聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱重量比为1：2时，可以使得制备的表面活性剂能更好的降低储油在岩石上的附着力，从而具有更好的驱油效果。

根据本发明所述的原油表面活性剂，所述原油表面活性剂由包括如下步骤的方法制备而成：

(1)把脂肪酸二乙醇酰胺加入到水中溶解，搅拌均匀；

(2)加入聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱，充分搅拌，即可得到所述的原油表面活性剂。

根据本发明所述的原油表面活性剂，其中优选步骤(1)为在转速800rmp下搅拌均匀。

根据本发明所述的原油表面活性剂，其中优选步骤(2)为充分搅拌60min。

另一方面，本发明还提供了一种制备本发明任意所述原油表面活性剂的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)把脂肪酸二乙醇酰胺加入到水中溶解，搅拌均匀；

根据本发明所述的方法，其中优选步骤(1)为在转速800rmp下搅拌均匀。

根据本发明所述的方法，其中优选步骤(2)为充分搅拌60min。

再一方面，本发明还提供了所述原油表面活性剂在处理原油降低界面张力中的应用。

根据本发明所述的应用，其中优选所述原油表面活性剂在原油中的浓度为0.0075-0.01％。

根据本发明所述的应用，其中优选经过处理后的原油界面张力为10^-3-10^-4mN/m(45℃下)。

综上所述，本发明提供了一种原油表面活性剂及其制备方法和应用。本发明的原油表面活性剂具有如下优点：

本发明提供一种在无碱二元复合驱中能把油水界面张力降到超低，减少剥离原油的粘附功，大大提高洗油效率的表面活性剂复配体系，通过与聚合物或其它药剂综合作用，为油藏的后期注水开发实现长期稳产或增产打下坚实理论基础；

另外，该体系受地层水矿化度的影响较小，在辽河油田海南三块油砂的吸附量低于0.5mg/g。本发明为辽河油田浅海石油开发公司无碱二元复合驱提供了能把油水界面张力降到超低，减少剥离原油的粘附功，大大提高洗油效率的表面活性剂复配体系，施工作业后，措施井对应油井效果明显；

在辽河油田浅海石油开发公司海南三块进行的无碱二元复合驱中，使用了该表面活性剂复配体系和聚合物微球体系两种药剂体系，对23-15井和21-10井施工作业后，对应油井降水增油效果明显，油井平均产量由施工前1.5t/d变为3.2t/d，带来很好的经济效益。

附图说明

图1是实施例5的表面活性剂在45℃下以不同浓度与原油的界面张力。

图2是按照实施例1方法制备的表面活性剂45℃下浓度为0.01％时的油水界面张力，其中曲线所标注的数值比例为聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱的重量比。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

以配制的表面活性剂总重量为100％计按照如下步骤进行配制：

1.首先把1％的脂肪酸二乙醇酰胺加入到水中溶解，用搅拌器以800r/min的转速搅拌，使其与水充分混合均匀。

2.搅拌均匀后，分别依次加入5％的聚氧乙烯脂肪酰胺(制备方法：1.用油酸和二乙醇胺(摩尔比为2:5)在140～150℃的反应温度下反应3h得到油酸二乙醇酰胺；2.用油酸二乙醇酰胺和环氧乙烷(摩尔比为1:3.5)在160～180℃的反应温度下反应4h加成得到聚氧乙烯脂肪酰胺。性能参数：平均分子量：500，密度1.029g/cm³，0.1％表面张力28.9mN/m)和10％十七烷基二甲基甜菜碱，充分搅拌60分钟，即可形成表面活性剂复配溶液。

室内试验表明该表面活性剂复配溶液对海南3块脱水原油在使用浓度为0.01％范围内，45℃，就可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力，如图2所示。

在海南三块进行的无碱二元复合驱中，由于海南三块原油粘度较低(约52.8mPa·s)，所以表面活性剂复配体系按照实施例1所示比例进行配制，考虑到表面活性剂在地层的吸附和地层水稀释，注入初期段塞按照0.05％的浓度加入到聚合物微球溶液中搅拌均匀，通过注入泵注入到水井中，后期段塞再按照0.01％的浓度进行配制注入。现场对23-15和21-10注水井实施后，对应受效油井平均产量由施工前1.5t/d变为3.2t/d，产出液含水率由93.2％降到88.6％，效果较好。

实施例2

2.搅拌均匀后，分别依次加入10％的聚氧乙烯脂肪酰胺(按照实施例1制备)和20％十七烷基二甲基甜菜碱，充分搅拌100分钟，即可形成表面活性剂复配溶液。

室内试验表明该表面活性剂复配溶液对海南3块脱水原油在使用浓度为0.0085％范围内，45℃，就可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。

实施例3

1.首先把1.5％的脂肪酸二乙醇酰胺加入到水中溶解，用搅拌器以800r/min的转速搅拌，使其与水充分混合均匀。

2.搅拌均匀后，分别依次加入8％的聚氧乙烯脂肪酰胺(按照实施例1制备)和16％十七烷基二甲基甜菜碱，充分搅拌100分钟，即可形成表面活性剂复配溶液。

室内试验表明该表面活性剂复配溶液对海南3块脱水原油在使用浓度为0.0082％范围内，45℃，就可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。

实施例4

1.首先把2％的脂肪酸二乙醇酰胺加入到水中溶解，用搅拌器以800r/min的转速搅拌，使其与水充分混合均匀。

室内试验表明该表面活性剂复配溶液对冷家原油在使用浓度为0.009％范围内，45℃，就可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。

在冷家油田进行地层降粘实施中，由于冷家31X33油井原油粘度高(约2851mPa·s)，所以表面活性剂复配体系按照实施例4所示比例进行配制，考虑到表面活性剂在地层的吸附和地层水稀释，注入初期段塞按照0.045％的浓度配制，通过泵车注入到油井中，后期段塞按照0.009％的浓度配制注入。现场对该油井实施后，该油井平均日产量由施工前0.5t/d变为1.6t/d，施工复产后84d，产液共1700t，产油135t产出液含水率由97.5％降到92.1％，降水增油效果较好。

实施例5

2.搅拌均匀后，分别依次加入10％的聚氧乙烯脂肪酰胺(按照实施例1制备)和20％十七烷基二甲基甜菜碱，充分搅拌60分钟，即可形成表面活性剂复配溶液。

室内将表面活性剂复配溶液在海南3块原油中的浓度设定为0.0025％～0.05％范围内，45℃条件下，分别用旋滴法界面张力仪(TX-550A)测定与原油的界面张力，从图1可以看出，在浓度为0.0075％～0.01％时，该体系就可与原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力。

Claims

1.一种原油表面活性剂，其特征在于，所述原油表面活性剂由如下重量百分比成分制备而成：1％～2％脂肪酸二乙醇酰胺、5％～10％聚氧乙烯脂肪酰胺和10％～20％十七烷基二甲基甜菜碱、余量为水。

2.根据权利要求1所述的原油表面活性剂，其特征在于，所述聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱重量比为1：2。

3.根据权利要求1所述的原油表面活性剂，其特征在于，所述聚氧乙烯脂肪酰胺分子量以平均分子量计为480-520。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的原油表面活性剂，其特征在于，所述原油表面活性剂由包括如下步骤的方法制备而成：

(1)把脂肪酸二乙醇酰胺加入到水中溶解，搅拌均匀；

(2)加入聚氧乙烯脂肪酰胺和十七烷基二甲基甜菜碱，搅拌均匀，即可得到所述的原油表面活性剂。

5.根据权利要求4所述的原油表面活性剂，其特征在于，步骤(1)为在转速800rmp下搅拌均匀。

6.根据权利要求4所述的原油表面活性剂，其特征在于，步骤(2)搅拌均匀为搅拌60min。

7.一种制备权利要求4～6任意一项所述原油表面活性剂的方法。

8.权利要求1～6任意一项所述原油表面活性剂在处理原油降低界面张力中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述原油表面活性剂在原油中的浓度为0.0075-0.01％。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，经过处理后的原油界面张力为10^-3-10^-4mN/m。