CN105542741A - 耐温稳泡型低界面张力起泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂及其制备方法，其原料组分及质量百分比如下：0.18～0.25％的阴离子表面活性剂，0.05～0.1％的两性离子表面活性剂，0.08～0.15％的非离子表面活性剂，99.2～99.69％矿化水；其中，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠中的一种，所述两性离子表面活性剂为芥酸酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱中的一种，所述非离子表面活性剂为椰油脂肪酸二乙醇酰胺、聚氧乙烯醚中的一种，所述矿化水为氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、无水氯化钙、六水氯化镁的混合水溶液。本发明具备耐高温、泡沫稳定性好、界面张力低等优点。

Description

耐温稳泡型低界面张力起泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及三次采油技术领域，具体地指一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂及其制备方法。

背景技术

随着油田开发进入中后期，其一次采油和二次采油总采收率仅约40％，因此大部分原油仍滞留在地层中，需采用三次采油技术有效提高油藏原油采收率。

聚合物驱作为三次采油主要措施已在我国得到推广应用，并已实施完成。聚合物驱的主要目的是提高注入水液相粘度，降低油水流度比，提高注入水或流体的波及体积，启动水驱时尚未启动的中、低渗油藏原油，提高油藏原油采收率，但聚合物驱并不能有效提高剩余油藏洗油效率。因此，现在发展了表面活性剂/聚合物二元复合驱或碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱，目前以二元复合物驱发展为主，其作为聚合物驱后进一步提高原油采收率技术，已完成室内研究与矿场先导实验。但从部分油田二元复合物驱矿场实施情况看，其提高聚合物驱后采收率效果并不理想；加之聚合物对高温(≥75℃)、高矿化度(≥10000mg/L)、低渗透油藏适应性差，因此极大限制了表面活性剂/聚合物驱的应用范围与效果。

泡沫流体已广泛应用于稠油油藏泡沫封堵大孔道，克服蒸汽驱超覆作用，以及含水气井泡沫排水采气、泡沫冲砂洗井、泡沫钻井、泡沫调剖堵水和泡沫压裂等领域，这体现出泡沫具有高的视黏度和“堵大孔不堵小孔、堵水不堵油”等特点。其既能扩大低渗透率地层的波及体积，又能达到高、低渗透率地层的同步驱替，且能很好地控制油水流度比，优于聚合物驱。另外，泡沫中含有的起泡剂具有较好的界面活性，可有效降低油水界面张力和改善岩石孔隙表面润湿性，降低毛管作用力，有效提高洗油效率，降低地层残余油饱和度。因此泡沫驱有望成为聚合物驱、表面活性剂/聚合物驱后进一步提高油藏原油采收率的有效接替技术。

泡沫驱油技术成败的关键是起泡剂的选择。但是，泡沫体系是热力学不稳定体系，现有起泡剂虽可产生足够大的泡沫体积，但半衰期较短，封堵性或强度有待进一步提高。为了增强泡沫稳定性或提高半衰期，现有方法是向起泡剂中加入聚丙烯酰胺、多肽等聚合物。但该类物质虽能提高泡沫稳定性或半衰期，但严重影响起泡剂起泡性能或起泡体积，仍不利于泡沫驱时泡沫封堵效果的有效发挥。此外，现有起泡剂的起泡性能与其高界面活性间存在矛盾：即起泡性能好，但降低油水界面张力效果差，通常约为0.5mN/m。

郎丽媛和李华斌在《石油化工应用》期刊中报道了空气泡沫驱中起泡剂XHY-4K筛选与性能评价，其空气泡沫驱用起泡剂XHY-4K具有较强的耐温起泡性(80℃、最大起泡体积700mL)和稳泡能力(半衰期25min)，但油水界面张力高，为0.941mN/m。郑力军、张涛、王兴宏、马丽萍和张伟在《石油与天然气化工》期刊中报道了氮气泡沫驱油用起泡剂的筛选与评价，其氮气泡沫驱用起泡剂HY-6在低温(54℃)时具有较好起泡性(最大起泡高度13.8cm)和稳泡效果(半衰期12h)，但60℃以上温度，半衰期明显下降，泡沫耐温稳定性差。李雪松的硕士论文《二元驱后油藏低张力泡沫驱油体系研究》报道了超低界面张力驱油用起泡剂，该起泡剂具有超低界面张力性能(1.07×10^-3mN/m)，且泡沫性能较好(最大起泡体积320ml，半衰期120min)，但起泡剂性能评价均是在70℃下进行，耐温性一般。王喻、王冲、牛忠晓、孙藏军和王浩在《石油化工高等学校学报》期刊中报道了泡沫驱油中起泡剂W-101的筛选与评价，其泡沫驱油用起泡剂W-101，其具有较好的耐温起泡性(90℃、最大起泡体积645mL)，但泡沫耐温稳定性差(半衰期仅10min)。

中国发明专利CN104109520说明书公开了一种适用于高温(95℃)高盐(100000～150000mg/L)油藏的起泡剂及制备方法，起泡剂由50～70wt％烷基磺酸盐、10～15wt％烷基氧化胺及蒸馏水组成，具有较好高温起泡性(95℃、最大起泡体积960mL)，但泡沫稳定性差(半衰期≤10min)，且未考虑低界面张力性能。

中国发明专利CN102399548A说明书公开了一种复合泡沫驱油用起泡剂，其由0.2～0.4％羟磺基甜菜碱、0.1％十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)和0.04％～0.1％十二醇，该起泡剂仅具有较好的低温(50℃)泡沫性能(最大起泡高度14.4cm、半衰期16h)，但油水界面张力偏高(0.194mN/m)，未达低界面张力范畴(10^-2mN/m数量级)。

综上所述，现有驱油用起泡剂均不能同时具备耐高温(≥80℃)、高稳泡(>20min)和有效降低油水界面张力至低界面张力(10^-2mN/m数量级)范畴的优点。因此，现有技术高温下仍无法满足泡沫驱替时有效封堵高渗层、提高中低渗层波及系数，并大幅降低油水界面张力的要求。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂，该起泡剂可以耐80℃的高温，半衰期大于20min，可有效降低油水界面张力至10^-2mN/m数量级，同时兼备耐高温、泡沫稳定性好、界面张力低等优点。本发明还提供一种制备上述起泡剂的方法，该制备方法成本低、工艺简单、无需碱和稳泡剂。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其原料组分及质量百分比如下：0.18～0.25％的阴离子表面活性剂，0.05～0.1％的两性离子表面活性剂，0.08～0.15％的非离子表面活性剂，99.2～99.69％矿化水；其中，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠中的一种，所述两性离子表面活性剂为芥酸酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱中的一种，所述非离子表面活性剂为椰油脂肪酸二乙醇酰胺、聚氧乙烯醚中的一种，所述矿化水为氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、无水氯化钙、六水氯化镁的混合水溶液。

优选地，所述矿化水的配置方法如下：在2L蒸馏水中加入3.71g氯化钠、1.16g硫酸钠、5.0g碳酸氢钠、0.08g无水氯化钙、0.13g六水氯化镁，然后搅拌均匀，得到矿化度为5040mg/L的矿化水；或者，在2L蒸馏水中加入5.94g氯化钠、1.85g硫酸钠、8.0g碳酸氢钠、0.13g无水氯化钙、0.2g六水氯化镁，然后搅拌均匀，得到矿化度为8060mg/L的矿化水。

本发明还提供一种上述耐温稳泡型低界面张力起泡剂的制备方法，包括以下步骤：在常温下，按照质量百分比分别称取阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂，加入矿化水定量至250g，再加热至50℃，搅拌直至完全溶解，得到所述耐温稳泡型低界面张力起泡剂。

本发明的有益效果在于：

其一，本发明提供的起泡剂可以耐80℃的高温，半衰期大于20min，可有效降低油水界面张力至10^-2mN/m数量级，同时兼备耐高温、泡沫稳定性好、界面张力低等优点，可直接用于泡沫驱油；

其二，本发明所采用的化合物均为工业化生产的精细化学品，原料易得，生产工艺简单、成本低，无需添加用于降低油水界面张力的碱和用于增强已生成泡沫稳定性的稳泡剂；

其三，本发明提供的起泡剂耐温性好，在温度为80℃条件下，具有优良的泡沫性能；

其四，本发明提供的起泡剂在温度为80℃、矿化度>5000mg/L、高含蜡原油情况下，可有效降低油水界面张力至10^-2mN/m数量级。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本发明的限制。

实施例1

本发明提供一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其原料组分及重量如下：脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠0.57g，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.29g，芥酸酰胺丙基甜菜碱0.14g，矿化水249g。

本发明还提供一种上述起泡剂的制备方法，包括以下步骤：

1)向蒸馏水中加入3.71g氯化钠、1.16g硫酸钠、5.0g碳酸氢钠、0.08g无水氯化钙、0.13g六水氯化镁，搅拌至完全溶解，并定容至2L，得到矿化度为5040mg/L的矿化水。

2)在常温下，依次称量脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠0.57g，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.29g，芥酸酰胺丙基甜菜碱0.14g，加入矿化水定量至250g，再加热至50℃，搅拌直至完全溶解，即可得到耐温高稳型低界面张力起泡剂A。

将起泡剂A升温至80℃，使用Ross-Mills泡沫测量仪，测得起泡剂A的起泡体积为220ml，泡沫半衰期为29.27min。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在80℃，转速为5100转/分条件下，测得起泡剂A的最低界面张力达到8.3×10^-2mN/m。

实施例2

本发明提供一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其原料组分及重量如下：脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠0.54g，聚氧乙烯醚0.31g，油酸酰胺丙基甜菜碱0.15g，矿化水249g。

本发明还提供一种上述起泡剂的制备方法，包括以下步骤：

1)向蒸馏水中加入3.71g氯化钠、1.16g硫酸钠、5.0g碳酸氢钠、0.08g无水氯化钙、0.13g六水氯化镁，搅拌至完全溶解，并定容至2L，得到矿化度为5040mg/L的矿化水。

2)在常温下，依次称量脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠0.54g，聚氧乙烯醚0.31g，油酸酰胺丙基甜菜碱0.15g，加入矿化水定量至250g，再加热至50℃，搅拌直至完全溶解，即可得到耐温高稳低界面张力起泡剂B。

将起泡剂B升温至80℃，使用Ross-Mills泡沫测量仪，测得起泡剂B的起泡体积为210ml，泡沫半衰期为25.72min。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在80℃，转速为5100转/分条件下，测得起泡剂B的最低界面张力达到7.9×10^-2mN/m。

实施例3

本发明提供一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其原料组分及重量如下：脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐0.62g，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.25g，芥酸酰胺丙基甜菜碱0.13g，矿化水249g。

本发明还提供一种上述起泡剂的制备方法，包括以下步骤：

1)向蒸馏水中加入3.71g氯化钠、1.16g硫酸钠、5.0g碳酸氢钠、0.08g无水氯化钙、0.13g六水氯化镁，搅拌至完全溶解，并定容至2L，得到矿化度为5040mg/L的矿化水。

2)在常温下，依次称量脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐0.62g，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.25g，芥酸酰胺丙基甜菜碱0.13g，加入矿化水定量至250g，再加热至50℃，搅拌直至完全溶解，即可得到耐温高稳低界面张力起泡剂C。

将起泡剂C升温至80℃，使用Ross-Mills泡沫测量仪，测得起泡剂C的起泡体积为220ml，泡沫半衰期为23.37min。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在80℃，转速为5100转/分条件下，测得起泡剂C的最低界面张力达到5.6×10^-2mN/m。

实施例4

本发明提供一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其原料组分及重量如下：脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐0.6g，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.2g，芥酸酰胺丙基甜菜碱0.2g，矿化水249g。

本发明还提供一种上述起泡剂的制备方法，包括以下步骤：

1)向蒸馏水中加入5.94g氯化钠、1.85g硫酸钠、8.0g碳酸氢钠、0.13g无水氯化钙、0.2g六水氯化镁，搅拌至完全溶解，并定容至2L，得到矿化度为8060mg/L的矿化水。

2)在常温下，依次称量脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐0.6g，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.2g，芥酸酰胺丙基甜菜碱0.2g，加入矿化水定量至250g，再加热至50℃，搅拌直至完全溶解，即可得到耐温高稳低界面张力起泡剂D。

将起泡剂D升温至80℃，使用Ross-Mills泡沫测量仪，测得起泡剂D的起泡体积为230ml，泡沫半衰期为27.18min。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在80℃，转速为5100转/分条件下，测得起泡剂D的最低界面张力达到8.7×10^-2mN/m。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其特征在于，其原料组分及质量百分比如下：0.18～0.25％的阴离子表面活性剂，0.05～0.1％的两性离子表面活性剂，0.08～0.15％的非离子表面活性剂，99.2～99.69％矿化水；其中，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠中的一种，所述两性离子表面活性剂为芥酸酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱中的一种，所述非离子表面活性剂为椰油脂肪酸二乙醇酰胺、聚氧乙烯醚中的一种，所述矿化水为氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、无水氯化钙、六水氯化镁的混合水溶液。

2.根据权利要求1所述的耐温稳泡型低界面张力起泡剂，其特征在于，所述矿化水的配置方法如下：在2L蒸馏水中加入3.71g氯化钠、1.16g硫酸钠、5.0g碳酸氢钠、0.08g无水氯化钙、0.13g六水氯化镁，然后搅拌均匀，得到矿化度为5040mg/L的矿化水；或者，在2L蒸馏水中加入5.94g氯化钠、1.85g硫酸钠、8.0g碳酸氢钠、0.13g无水氯化钙、0.2g六水氯化镁，然后搅拌均匀，得到矿化度为8060mg/L的矿化水。

3.一种权利要求1或2所述耐温稳泡型低界面张力起泡剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在常温下，按照质量百分比分别称取阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂，加入矿化水定量至250g，再加热至50℃，搅拌直至完全溶解，得到所述耐温稳泡型低界面张力起泡剂。