CN104968759A - 处理包含碳酸盐岩的含油地下地层的方法 - Google Patents
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Abstract
用包含阳离子铵盐的含水组合物处理包含碳酸盐岩的含油地下地层的方法，其中所述铵盐包含4个烃基，其中至少一个烃基被OH基团取代。所述方法可为提高油采收率、压裂、酸化或抗结垢处理方法。
Description
本发明涉及一种用包含阳离子铵盐的含水组合物处理含碳酸盐岩的含油地下碳酸盐地层的方法，所述铵盐包含4个烃基，其中至少一个烃基被OH基团取代。所述方法可为提高油采收率、压裂、酸化和抗结垢处理方法。
全世界原油储量的约50％捕集在碳酸盐岩地层中。这些碳酸盐储层大多具有高度的非均一性且是自然压裂的。天然原油组分如沥青质和有机酸由于其正ζ电位而吸附在岩石表面上。其结果是碳酸盐储层通常为混合润湿性的至油润湿性的。原油的酸值与岩石的油润湿状态之间的关联由D.Standnes和T.Austad描述于J.Petroleum Science and Engineering，28，111-121(2000)中：酸值越高，则岩石表面越多地呈油润湿性。
压裂的油润湿碳酸盐油田对一次和提高油采收率技术是一个巨大的挑战，这主要是由于两个原因：在水驱替期间，水主要流经高渗透性的裂缝，此外水不能被吸入由于致密含油基质岩块的油润湿特性而具有负毛细管压力的岩块中。其结果是发生早期水突破和不良油波及系数。与此相反，在水润湿性储层中，水由于毛细管力而吸入含油基质岩块中且减少了旁流(bypass)。因此，在碳酸盐储层的水驱替期间，岩石的润湿性对提高油采收率具有重要的作用。
本领域已知使用化学化合物来使水润湿性表面转变成油润湿性表面。
为此，已提议使用硫酸盐如硫酸钠。据推测该小的负电荷离子会代替吸附在岩石表面上的天然有机羧酸根，由此使得表面变得更水润湿性的(参见例如Strand等，Colloids&Surfaces，275，1-10(2006)和Energy&Fuels，22，3222-3225(2008))。
此外，还提议将阳离子表面活性剂用于碳酸盐地层中的水驱替从而改变其润湿性。据推测阳离子表面活性剂与吸附的有机羧酸根形成油溶性离子配对，由此使得岩石表面变为水润湿性的。
D.C.Standnes和T.Austad(J.Petroleum Science and Engineering，28，123-143(2000)以及Colloids and Surfaces A：Physicochem.Eng.Aspects216(2003)243-259)公开了使用正辛基三甲基溴化铵、正癸基三甲基溴化铵、正十二烷基三甲基溴化铵和正十六烷基三甲基溴化铵以及含苯基的阳离子表面活性剂来改变白垩的润湿性。
S.Strand，E.J.和T.Austad也提出使用十二烷基三甲基溴化铵，T.Austad等提出了使用十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基溴化铵(Colloids and Surfaces A：Physicochem.Eng.Aspects 117(1998)117-129)。
WO2011/086360A1公开了用于多种岩石类型的润湿控制的处理液，其包含具有电荷的第一表面活性剂、具有相反电荷的第二表面活性剂和相容剂。所述表面活性剂可为阳离子表面活性剂，例如烷基氯化铵，和阴离子表面活性剂，例如烷基醚硫酸盐，所述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。
除改变岩石润湿性的性质之外，其他性质如降低油/水界面张力对驱动捕集在小毛细管颈中的原油也是重要的。
仍需要改善碳酸盐储层的采油。因此，本发明的目的是提供一种改善的用阳离子表面活性剂处理地下含烃碳酸盐地层的方法。
相应地，已发现了一种处理包含碳酸盐岩的含油地下地层的方法，其至少包括如下步骤：
●将包含至少一种阳离子表面活性剂(S)的含水组合物注入含油地层的至少一部分中，
●使所述组合物与地层中的油润湿性表面接触，
其中阳离子表面活性剂(S)具有式(I)：
[R1-N(R2)(R3)(R4)]+1/mXm- (I)
且R1、R2、R3、R4和Xm-具有如下含义：
R1：选自R1a和R1b的基团，其中：
R1a为具有10-22个碳原子的脂族直链或支化烃基，和
R1b为被1-3个OH基团取代的具有10-22个碳原子的脂族直链或支化烃基；和
R2，R3和R4可相同或不同且选自：
R2a，R3a，R4a：具有1-4个碳原子的烷基，
R2b，R3b，R4b：OH取代的具有1-4个碳原子的烷基，和
R2c，R3c，R4c：下式的烷基醚基团：
–CH2CH2OCH2CH2OH，和
–CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH；且
Xm-为阴离子，其中m为1、2或3；
条件是的至少一个R1，R2，R3和R4基团包含OH基团，且表面活性剂(S)中的OH基团总数为1-4。
惊讶地发现该羟基取代的表面活性剂在处理含烃地下地层的方法中具有比本领域已知的未取代长链烷基三烷基铵盐显著更好的性能。
就本发明而言，应具体阐明如下：
阳离子表面活性剂
在本发明的方法中，使用包含至少一种阳离子表面活性剂(S)的含水组合物来处理含烃地下地层。所述阳离子表面活性剂为包含四个烃基的铵盐，条件是至少一个烃基被至少一个OH基团取代。
表面活性剂(S)具有如下通式(I)：
[R1-N(R2)(R3)(R4)]+1/mXm- (I)。
R1为选自R1a和R1b的基团，其中R1a为烃基，且R1b为OH取代的烃基。
基团R1a为具有10-22个碳原子的脂族直链或支化烃基。优选地，R1a具有12-20个碳原子，更优选14-18个碳原子，例如12-18个碳原子。支化烃基R1a可具有任何化学上可能的支化度。在本发明的一个实施方案中，R1a具有不超过2个支链，优选不超过1个支链。优选地，R1a为烷基，更优选为直链烷基。合适的基团R1a的实例包括正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基、正二十烷基或正二十二烷基。
基团R1b为OH取代的具有10-22个碳原子的脂族直链或支化烃基。优选地，R1b具有12-20个碳原子，更优选14-18个碳原子，例如12-18个碳原子。支化烃基R1b可具有任何化学上可能的支化度，但应优选具有不超过2个支链，更优选不超过1个支链。优选地，R1b为OH取代的烷基，更优选为OH取代的直链烷基。R1b中的OH基团数量为1-3，优选为1或2，最优选R1b为具有1个OH基团的基团。
在本发明的优选实施方案中，R1b具有通式R5-CH(OH)-CH2-(II)，其中R5为具有8-20个碳原子，优选10-18个碳原子，更优选12-14个碳原子，例如10-16个碳原子的直链或支化烷基。优选地，R5为具有8-20个碳原子，优选10-18个碳原子，更优选12-14个碳原子，例如10-16个碳原子的直链烷基。基团R1b的实例包括2-羟基癸基、2-羟基十二烷基、2-羟基十四烷基、2-羟基十八烷基或2-羟基二十烷基。
基团R2，R3和R4可相同或不同且独立地选自如下组：
R2a，R3a，R4a：具有1-4个碳原子的烷基，优选甲基或乙基，最优选甲基；
R2b，R3b，R4b：OH取代的具有1-4个碳原子，优选1或2个碳原子的烷基，最优选2-羟基乙基(-CH2CH2OH)；
R2c，R3c，R4c：下式的烷基醚基团：
–CH2CH2OCH2CH2OH，和
–CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH。
为了避免误解，R2选自R2a、R2b和R2c；R3选自R3a、R3b和R3c；R4选自R4a、R4b和R4c。
根据本发明，基团R1、R2、R3和R4以使得至少一个基团R1、R2、R3和R4包含OH基团的方式选择，条件是式(I)表面活性剂中的OH基团总数为1-4，优选为1-3，更优选为2。
Xm-为阴离子，其中m为1、2或3，优选为1或2，最优选为1。阴离子的实例包括F-、Cl-、Br-、I-、CH3SO3 -、CF3SO3 -、SO4 2-、NO3 -或PO4 3-。优选的阴离子包括Cl-和Br-。
除上述要求之外，本领域技术人员可根据其需要选择基团R1、R2、R3和R4。
在本发明的一个实施方案中，本发明的表面活性剂(S)包含基团R1b。优选地，基团R1b被一个OH取代；更优选地，R1b为通式R5-CH(OH)-CH2-(II)的基团。
在本发明的另一实施方案中，本发明的表面活性剂(S)包含基团R2b，其优选为2-羟基乙基。R3和R4可分别为基团R3a和R4a，优选为乙基或甲基。
在本发明的另一实施方案中，本发明的表面活性剂(S)包含基团R1b，其优选为通式R5-CH(OH)-CH2-(II)的基团；基团R2b，其优选为2-羟基乙基；基团R3a，其优选为甲基；和基团R4a，其优选为甲基。在该实施方案中，R5优选具有10-16个碳原子，更优选12-16个碳原子。
在本发明的一个优选实施方案中，本发明的表面活性剂(S)为(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐，优选氯化物或溴化物盐。
阳离子表面活性剂(S)的制备是本领域技术人员所已知的，且表面活性剂可商购获得。
含水配制剂
对本发明的方法而言，使用上文详细描述的包含至少一种通式[R1-N(R2)(R3)(R4)]+1/mXm-(I)的阳离子表面活性剂(S)的含水组合物。当然，可使用两种或更多种不同的式(I)表面活性剂(S)。本领域技术人员可根据其需要选择具体的表面活性剂。
所述含水组合物的其他组分由本领域技术人员根据所述方法的需要选择。
除水之外，所述含水组合物还可包含与水溶混的有机溶剂。该类溶剂的实例包括醇，如乙醇、正丙醇、异丙醇或丁基单乙二醇。如果存在有机溶剂，则其量应不超过50重量％，相对于所述组合物中存在的所有溶剂，优选应不超过25重量％，更优选不超过10重量％。在本发明的优选实施方案中，仅使用水作为溶剂。
所用的水可为含溶解盐的盐水。盐的实例包括单或二价阳离子如Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+或Ba2+的卤化物，尤其是氯化物，硫酸盐、硼酸盐。所述水的盐度可为1,000-230,000ppm。
式(I)表面活性剂(S)的浓度可为0.01-10重量％，相对于所述含水组合物所有成分的总量，优选为0.1-5重量％，更优选为0.1-2重量％。
所述含水组合物可包含其他成分，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，碱如氢氧化钠或碳酸氢钠，或酸如HCl或甲磺酸。当然，也可使用不同于式(I)那些的表面活性剂(S)。该类其他成分各自的量可为0.01-10重量％。
在本发明的一个实施方案中，所述水溶液包含羧酸，或者优选羧酸的盐。羧酸可为脂族和/或芳族羧酸。在优选实施方案中，可使用水杨酸和/或其盐，例如水杨酸钠。在一个实施方案中，所述水溶液包含(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐，优选氯化物和/或溴化物盐，和水杨酸和/或其盐，例如水杨酸钠。水杨酸和/或其盐的量可为1-100mol％，相对于表面活性剂(S)，尤其是(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐，优选氯化物和/或溴化物盐。
所述含水组合物可通过将水、表面活性剂(S)和任选的其他组分混合而制备。所用的水可为淡水，但也可使用海水或地层水，即或多或少具有盐度的水。用于本发明方法的表面活性剂(S)的一个优点是它们在盐水中显示出良好的结果。
表面活性剂(S)可以以浓缩水溶液的形式提供，其用于在应用场所，例如在油田直接与待使用的含水组合物混合。
处理地下碳酸盐地层的方法
所述处理含油地下地层的方法可用于任何类型的包含碳酸盐岩，如方解石和/或白云石的地下地层。在本发明的优选实施方案中，所述地层基本上由碳酸盐岩组成。
所述地层中的油可为任何类型的原油，例如轻油或重油。原油可包含酸性化合物。原油的酸值可为0.1-6mg KOH/g。
除原油之外，所述地下地层可包含地层水。地层水通常为盐水且其盐度可为1,000-230,000ppm。地层温度可为20-150℃，优选为40-120℃，例如80-130℃。
所述地下地层以常规方式包含表面，尤其是含油地下地层的孔隙、孔和毛细管的内表面。内表面还包括沉积在地层中的结垢表面。结垢可为碳酸盐结垢，例如碳酸钙或镁结垢，硫酸盐结垢如硫酸钙结垢。
碳酸盐地层中的该类表面通常为油润湿性的。对本领域技术人员不言而言的是，油润湿性的表面或多或少呈疏水性。疏水性程度可以以常规方式通过测量表面上的油接触角而确定。接触角通常应为0-30°，优选为0-10°，最优选为约0°。所述油可完全覆盖该碳酸盐地层中的表面，例如其可形成连续膜或者仅部分表面可被油覆盖。
在本发明的方法中，将上文所述的包含至少一种阳离子表面活性剂(S)的含水组合物注入所述含油地层的至少一部分中。注入可通过将所述含水组合物注入在该地层中钻入的注入井和/或采出井中而进行。注入可仅通过一个井或者通过超过一个井而进行。
在注入期间，所述含水组合物由井眼经通道、孔隙、孔等流至地层中。对本领域技术人员不言而喻的是，注入压力必须足够高以允许所述含水组合物渗入地层中。渗透深度可由本领域技术人员以常规方式选择，例如通过选择合适的注入压力和/或注入时间。在注入地层期间，所述含水组合物与地层中的油润湿性表面接触，且所述含水组合物与该含油地层中的油润湿性表面相互作用。在该相互作用期间，所述油润湿性表面变得更亲水。所述表面与油之间的接触角变得越来越大，最终油滴可与所述表面脱离。
上述方法可为油田方法的一部分，且可与其他工艺步骤组合。油田方法包括压裂、酸化、提高油采收率、对储层进行抗结垢处理、钻探后的完井方法，其中用油涂抹岩石表面且必须除去油。
在本发明的一个实施方案中，所述方法为提高油采收率的方法。如上所述，除油之外，所述碳酸盐地层通常包含地层水，且进一步包含油润湿性表面。地层温度和地层水的盐度可如上文所述。所述含油地层包含至少一个注入井和至少一个采出井。将所述含水组合物在足以使得注入组合物朝至少一个采出井的方向流经地下地层的压力下经由至少一个注入井注入地下碳酸盐地层中。由此其与所述地层的油润湿性表面接触，且在至少一种阳离子表面活性剂(S)的影响下，所述表面变得越来越呈水润湿性的。其结果是由于毛细管力而发生水自发吸入碳酸盐岩的毛细管中，且油从毛细管中挤压出。所述包含油和水的混合物由所述地层流至采出井中。
在随后步骤中，可以以常规方式将采出的原油和地层水的混合物分离成原油相和地层水相。所述分离可使用常规设备进行，且任选使用常规破乳剂作为加工助剂。
在所述提高油采收率的方法的一个实施方案中，可将分离的地层盐水用于制备所述包含阳离子表面活性剂(S)的含水组合物。可仅使用地层水或者可使用混有淡水或海水的地层水。随后可将所述含盐的含水组合物经由注入井注入地层中，由此再循环至少一部分地层水。特别地，对其中难以处理地层水的陆上采油而言，这是一个经济优点。
在本发明的第二实施方案中，所述方法为水力压裂方法。将所述含水组合物经由采出井注入含油地下地层中。地层温度和地层水的盐度可如上文所述。在该地层处理期间，油润湿性表面变为水润湿性的。在第二步骤中，经由采出井注入包含增稠组分的含水压裂液。注入在足以压裂地层岩石的压力下进行。通常在采出井周围的区域中形成所述裂缝。油可通过所形成的裂缝由地层流至采出井，因此能提高油采收率。
因此，压裂方法和合适的含水压裂液是本领域技术人员所已知的。含水压裂液的合适实例公开于WO2011/012164A1中。除增稠组分之外，压裂液可包含所谓的支撑剂。支撑剂是小的硬质颗粒，其导致所形成的裂缝在移除压力后不闭合。注入压裂液之前的油润湿性表面的水润湿步骤能改善所述含水压裂液在地层中的渗透，由此改善所述形成裂缝的方法。
在所述压裂方法的另一实施方案中，阳离子表面活性剂(S)可为所用含水压裂液的组分。在该实施方案中，可省略单独注入上述包含阳离子表面活性剂(S)的含水组合物的步骤。
在本发明方法的第三实施方案中，所述方法为酸化方法。将所述含水组合物经由采出井注入含油地下地层中。地层温度和地层水的盐度可如上文所述。在该地层处理期间，油润湿性表面变为水润湿性的。在第二步骤中，经由采出井注入含水酸组合物。所述酸溶解结垢且可在地层形成新的孔、孔隙等，由此产生油从所述地层流至采出井的新通道，从而提高油采收率。
在所述酸化方法的另一实施方案中，阳离子表面活性剂(S)可为所用含水酸的组分。在该实施方案中，可省略单独注入上述包含阳离子表面活性剂(S)的含水组合物的步骤。
在本发明方法的第四实施方案中，所述方法为在采油期间除去结垢的方法。油润湿性表面为沉积在含油地层和/或井眼和/或采油设备中的结垢表面。在第一步骤中，用包含润湿性调节剂的含水组合物处理结垢的油润湿性表面，且该油润湿性表面变为水润湿性的。在第二步骤中，用包含至少一种结垢抑制剂的含水组合物处理所述结垢，由此除去或至少部分减少结垢。用结垢抑制剂处理之前的表面水润湿显著提高了除垢效率。
已发现表面活性剂(S)的水溶液，尤其是所述表面活性剂在盐水中的溶液可在某些条件下显示出粘弹性行为，由于粘弹性溶液具有更高的粘度，由此导致进一步的应用。该粘弹性效果可通过羧酸或者优选羧酸的盐而增强。
在本发明的一个实施方案中，可将显示出粘弹性的包含至少一种表面活性剂(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐，优选氯化物和/或溴化物盐的含水配制剂用于本发明的方法中。优选地，可使用具有1,000-200,000ppm，更优选10,000-150,000ppm，最优选20,000-100,000ppm的盐度的含水配制剂。有利地，所述含水配制剂可额外包含水杨酸和/或其盐，例如水杨酸钠。水杨酸和/或其盐的量可为1-100mol％，相对于所述表面活性剂。该类配制剂尤其可用于地层温度为10-50℃，优选为20-40℃的地层。
在本发明的优选实施方案中，本发明的方法为压裂方法，且将粘弹性配制剂，尤其是包含(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐，优选氯化物和/或溴化物盐以及任选水杨酸和/或其盐的含水配制剂用作压裂液，并将其在足以压裂地层岩石的压力下注入地层中。在该配制剂中，所述表面活性剂用作粘度产生试剂。当然也可存在其他增粘剂。
在本发明的第二优选实施方案中，本发明的方法为调剖(conformancecontrol)方法，且将上文所述的粘弹性配制剂注入包含至少一个注入井和至少一个采出井的地层的至少一个注入井中，由此完全或至少部分堵塞具有比地层的其他区域更高的渗透率的地层区域。
借助下文实施例详细阐述本发明。
所用的表面活性剂：
为了进行测试，使用下述OH取代的阳离子表面活性剂：
表面活性剂S1 (2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基氯化铵
出于对比目的，使用下述表面活性剂：
表面活性剂C1 正十二烷基三甲基溴化铵
表面活性剂C2 C10/12烷基多葡糖苷
表面活性剂C3 R1-O-(-CH2-CH2-O-)15-H；R1＝异十三烷基
C1为现有技术通常所建议的烷基三烷基铵型阳离子表面活性剂，然而其不含OH基团。表面活性剂C2和C3为非离子表面活性剂。
应用测试：
Amott吸入测试：
Amott测试是最常用的描述油/盐水/岩石体系的润湿性的方法(Amott，E.，“Observations relating to the wettability of porous rock”，Trans.，AIME，216，156-162，(1959))。
在Amott测试中，将白垩圆柱体(直径2.5cm，高度5cm)浸入原油中并用原油饱和。将所述岩心在63℃下在原油围绕下于密闭容器中陈化一周。将陈化的岩心置于Amott室中，充入250ml溶于盐水中的5g/l表面活性剂的水溶液(约80,000ppm盐，pH 7.4)。在63℃下，作为时间的函数测量由于表面活性剂溶液吸入而产生的油体积。
对所述测试而言，使用加拿大油田的原油。所述原油的自然酸值为0.3mg KOH/g油。借助硬脂酸将其增大至1.6mg KOH/g油以使得碳酸盐岩表面变得更呈油润湿性。
对所述测试而言，使用表面活性剂S1作为表面活性剂。出于对比目的，在无任何表面活性剂下实施测试，此外还测试了对比表面活性剂C1、C2和C3。结果汇总于表1中。
表1：在63℃下Amott吸入测试的结果，作为时间[h]函数的产油量[％]，测试系列1
所述实施例和对比实施例证实，当使用OH取代的阳离子烷基铵盐(表面活性剂S1)作为表面活性剂时，用油饱和的碳酸盐岩心的产油量急剧增大。在测试条件下，在8天后回收22.9％的油。在使用未取代的表面活性剂正十二烷基三甲基溴化铵(表面活性剂)下，仅回收0.8％的油，而两种非离子表面活性剂S2和S3则无效果。
界面张力(IFT)
界面张力的测量使用旋滴张力仪(DataPhysics)进行。使用癸烷和获自加拿大油田的原油作为油。测试在63℃下在所述加拿大油田的具有约80,000ppm盐度的地层水中进行。表面活性剂的浓度为5g/l。
测试了表面活性剂S1和C1以及S1与丁基单乙二醇的组合(9:1，重量比)。结果汇总于表3中。
表3：
IFT测量的结果清楚证明，与对比表面活性剂C1相比，表面活性剂S1给出了远远更低的IFT。因此，S1在驱动捕集在小毛细管颈中的油滴方面具有更好的性能。将S1与少量丁基单乙二醇混合得到了与仅使用表面活性剂S1相比显著降低的IFT。
粘弹性
流变测量借助Anton Paar MCR 301流变仪使用包含表面活性剂S1的水溶液进行。在10rad/s的恒定频率下，改变形变，并测量储能模量和损耗模量二者。表4中的数据在10％形变下获得。
对所述测试而言，使用表面活性剂S1以及任选水杨酸钠的水溶液。S1的溶剂为包含NaCl和CaCl2(9:1，重量比)的水。表面活性剂S1的浓度为5g/l。所用水的总盐度、水杨酸钠的量、在25℃和30℃下测得的储能模量以及在25℃和30℃下测得的损耗模量示于表4中。
表4：流变测量结果(频率：10rad/s；形变：10％)
所述结果表明，S1在盐水的溶液是粘弹性的。当添加水杨酸钠时，该粘弹性效应得以增强。
Claims (27)
1.一种处理包含碳酸盐岩的含油地下地层的方法，其中所述方法至少包括如下步骤：
●将包含至少一种阳离子表面活性剂(S)的含水组合物注入含油地层的至少一部分中，
●使所述组合物与所述地层中的油润湿性表面接触，
其中阳离子表面活性剂(S)具有通式(I)：
[R1-N(R2)(R3)(R4)]+1/mXm- (I)
且R1、R2、R3、R4和Xm-具有如下含义：
R1：选自R1a和R1b的基团，其中：
R1a为具有10-22个碳原子的脂族直链或支化烃基，和
R1b为被1-3个OH基团取代的具有10-22个碳原子的脂族直链或支化烃基；和
R2，R3和R4可相同或不同且选自：
R2a，R3a，R4a：具有1-4个碳原子的烷基，
R2b，R3b，R4b：OH取代的具有1-4个碳原子的烷基，和
R2c，R3c，R4c：下式的烷基醚基团：
–CH2CH2OCH2CH2OH，和
–CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH；且
Xm-为阴离子，其中m为1、2或3；
条件是的至少一个R1，R2，R3和R4基团包含OH基团，且表面活性剂(S)中的OH基团总数为1-4。
2.根据权利要求1的方法，其中R1为基团R1b。
3.根据权利要求2的方法，其中R1b被1个OH基团取代。
4.根据权利要求2的方法，其中R1b为基团R5-CH(OH)-CH2-(II)，其中R5为具有8-20个碳原子的直链或支化烷基。
5.根据权利要求4的方法，其中R5为具有10-18个碳原子的直链烷基。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中R2为基团R2b。
7.根据权利要求6的方法，其中R2b为2-羟基乙基。
8.根据权利要求1的方法，其中R1为具有通式R5-CH(OH)-CH2-(II)的基团R1b，其中R5为具有8-20个碳原子的直链或支化烷基，R2为R2b，R3为基团R3a且R4为基团R4b。
9.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂(S)为(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐。
10.根据权利要求9的方法，其中所述盐为氯化物或溴化物盐。
11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述含水组合物中的表面活性剂(S)浓度为0.01-10重量％。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中地层温度为20-150℃。
13.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中地层温度为40-120℃。
14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中含油碳酸盐地层还包含地层水。
15.根据权利要求14的方法，其中所述水具有1,000-230,000ppm的盐度。
16.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述方法为提高油采收率的方法，其中将所述含水组合物经由至少一个注入井注入含烃地下地层中，所注入的水朝采出井的方向流经所述地下地层，由此使得油与所述地层的油润湿性表面脱离，并经由至少一个采出井从所述地层采出包含油和水的混合物。
17.根据权利要求16的方法，其中将从所述地层采出的油-水混合物分离成油相和水相，将分离的水用于制备包含阳离子表面活性剂(S)的所述含水组合物，并将所述含水组合物经由注入井注入所述地层中。
18.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述方法为水力压裂方法，其中将所述含水组合物经由采出井注入含油地下地层中，随后在足以压裂地层岩石的压力下注入包含至少一种增稠组分的含水压裂液。
19.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述方法为水力压裂方法，其中所述含水组合物为除至少一种阳离子表面活性剂(S)之外还包含至少一种增稠组分的含水压裂液，将所述压裂液在足以压裂地层岩石的压力下经由采出井注入含油地下地层中。
20.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述方法为酸化方法，其中将所述含水组合物经由采出井注入含油地下地层中，随后注入含水酸组合物。
21.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述方法为酸化方法，其中所述含水组合物为除至少一种阳离子表面活性剂(S)之外还包含至少一种酸的含水酸组合物，将所述含水酸组合物经由采出井注入含油地下地层中。
22.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述油润湿性表面为沉积在含油地层中的结垢的表面，其中在用含水流体处理地层的步骤之后，用包含至少一种结垢抑制剂的含水组合物处理。
23.根据权利要求1-15中任一项的方法，其中所述油润湿性表面为沉积在含油地层中的结垢的表面，且其中所用的含水组合物除至少一种阳离子表面活性剂(S)之外，还包含至少一种结垢抑制剂。
24.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中所述方法为压裂方法，其中包含(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐的含水配制剂具有1,000-200,000ppm的盐度，地层温度为10-50℃，且其中将所述含水配制剂在足以压裂地层岩石的压力下经由采出井注入含油地下地层中。
25.根据权利要求24的方法，其中所述含水配制剂进一步包含水杨酸和/或其盐。
26.根据权利要求25的方法，其中水杨酸和/或其盐的量为1-100mol％，相对于表面活性剂(S)。
27.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中所述方法为调剖方法，其中地层温度为10-50℃且包含(2-羟基乙基)(2-羟基十六烷基)二甲基铵盐的含水配制剂具有1,000-200,000ppm的盐度，其中将所述含水配制剂注入至少一个注入井中，注入的配制剂朝采出井的方向流经地下地层，由此至少部分堵塞具有比地层的其他区域更高的渗透性的地层区域。
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