CN106085400B - 一种表面活性剂复配组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种表面活性剂复配组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种表面活性剂复配组合物及其制备方法和应用，属于油田用化学助剂领域。该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括0.3wt％‑2wt％的阴‑非离子表面活性剂，0.05wt％‑0.5wt％的胺类表面活性剂，0.01wt％‑2wt％高分子聚合物，余量的水。本发明提供的表面活性剂复配组合物浓度低、用量少，溶液pH值接近中性，对地层无伤害，对设备和管道无腐蚀性；在耐油饱和度为50％时仍具有五倍以上发泡体积，常温条件下泡沫持续稳定360min以上，油藏温度为55℃的条件下泡沫半衰期最优能达到80min，适用于高温、高盐度油藏泡沫驱。

Description

一种表面活性剂复配组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田用化学助剂领域，涉及一种表面活性剂复配组合物及其制备方法和应用。
背景技术
泡沫驱因其具有良好的气体流动控制性和选择性封堵作用而使其成为在原油开采进入中后期阶段后提高采收率的重要方法之一。研究表明，水驱结束以后使用泡沫驱可将原油采收率提高到10％以上。在油藏环境下泡沫的发泡性和稳定性是影响驱油效率的主要因素。泡沫对温度和油相敏感，高温和高耐油饱和度(含油量)均可使发泡剂体系泡沫大大降低，从而影响驱油效率，因而耐温耐油发泡体系的开发具有重要意义。
油相的种类、极性和加入量，温度和盐度等都会对发泡和泡沫稳定性能产生影响。M.Simjoo等人研究不同链长的烷烃对泡沫稳定性的影响，结果表明，以十六烷为油相时，10mL发泡液起始发泡体积可达120mL以上，100min以后泡沫体积就出现明显下降，200min以后就降至20mL以下。随烷烃的碳链长度变短，泡沫半衰期变短。Lin Sun等人研究了高温及耐油饱和度对发泡体积及泡沫稳定性的影响，发现当发泡液在90℃条件下老化不同时间后，常温时对发泡体积无明显影响，但泡沫析液半衰期从25min下降至10min以下。当含油量从0增加到20％时，发泡体积和稳定性均呈现上升的趋势，但当含油量继续增加，发泡体积和泡沫稳定性均明显下降，当含油量达到40％时，析液半衰期就降至20min以下。惠燕妮等人的专利中提出了一种抗油起泡剂配方，抗凝析油能力可达30％。
单独的碳氢表面活性剂一般很难在高温和含油条件下具有良好的发泡性和稳定性。Guoqing Jian等人研究对比了碳氢表面活性剂与含氟或全氟表面活性剂的耐油发泡性能及泡沫稳定性，含氟或全氟表面活性剂虽然可以明显提高泡沫的耐油性，其泡沫半衰期最高能够提高至600s，但含氟表面活性剂成本高且不易生物降解，难以工业化应用。加入高分子聚合物可以明显提高泡沫的耐温、耐油性能。但根据表面活性剂与加入的聚合物电性相同或相反，其协同作用效果存在很大差异。R.Petkova等人研究发现，离子型表面活性剂与所加聚合物带有相同电性时协同作用明显，在合适的浓度下可将消泡时间延长10倍以上，但也仅停留在900s以下。当加入的聚合物与发泡剂带有相反电荷时，两者相互作用使表面活性剂有效分子数量降低，发泡性能下降。但两者同时在界面吸附，使界面膜更紧密，稳泡性提高。所以获得高温、含油条件下具有良好发泡能力和稳泡时间更长的耐温耐油发泡体系是目前泡沫驱技术发展的需求和难点。
综上所述，目前所研究的表面活性剂泡沫耐温、耐油稳定时间有限，大多数报道的泡沫稳定时间和析液半衰期等都是在高温下老化、常温下测定的，所以难以达到实际应用要求。
发明内容
为了解决上述现有技术中表面活性剂的缺陷，本发明的目的在于提供一种表面活性剂复配组合物，能够用于解决表面活性剂耐温、耐油和泡沫稳定时间短的缺陷；
本发明的目的还在于提供上述表面活性剂复配组合物的制备方法；
本发明的目的还在于提供上述表面活性剂复配组合物作为发泡剂在委内瑞拉奥里诺科稠油驱油中的应用。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
阴-非离子表面活性剂 0.3wt％-2wt％
胺类表面活性剂 0.05wt％-0.5wt％
高分子聚合物 0.01wt％-2wt％
余量的水；
所述阴-非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠，其结构通式如式(1)所示：
其中：R为碳原子数为8、9或12的直链或支链的饱和烷基；n表示环氧乙烷的加成数，取值为2、4、6、7、9或15。
上述表面活性剂复配组合物中，根据具体实施方案，上述的如式(1)所示的结构通式中，碳原子数为8的支链烷基R为2-甲基丙烯的二聚物，碳原子数为9的支链烷基R为丙烯的三聚物，碳原子数为12的支链烷基R为丙烯的四聚物。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠可以包括辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠和十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠等中的一种或多种的组合。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠为辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠时，n的取值为4或7。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠为壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠时，n的取值为6或9。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠为十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠时，n的取值为6或15。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述胺类表面活性剂可以包括椰油酰胺丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺和烷醇酰胺等中的一种或多种的组合。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述高分子聚合物可以包括黄原胶、聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺等中的一种或多种的组合。
上述表面活性剂复配组合物中，优选地，所述黄原胶的分子量为150-300万；所述聚丙烯酰胺分子量为800-2000万；所述聚乙烯亚胺的分子量为6-15万。
本发明还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，其包括以下步骤：
分别取阴-非离子表面活性剂、胺类表面活性剂、高分子聚合物加水混合，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
本发明还提供了上述表面活性剂复配组合物作为发泡剂在委内瑞拉奥里诺科稠油驱油中的应用。委内瑞拉奥里诺科稠油具有高粘度、高盐度的特性，是典型的重质高粘稠油。
上述表面活性剂复配组合物中，上述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠中引入了羟丙基，可以改善表面活性剂复配组合物的亲水亲油性能，改善水溶性，增加发泡性能，对表面活性剂复合组合物的耐油发泡性及稳定性均更有利；同时分子中存在芳环，使分子的耐油性能明显提高。
上述表面活性剂复配组合物中，使用胺类表面活性剂是作为辅助发泡剂使用，与主表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠协同作用，泡沫更细腻、丰富，大大地提高体系的耐油发泡性能和稳定性，优于单独的胺类表面活性剂。
上述表面活性剂复配组合物中，使用高分子聚合物聚丙烯酰胺等作为稳泡剂，其作用在于通过范德华力、氢键等分子间作用力与表面活性剂分子同时吸附于泡沫膜表面，增加液膜强度和紧密性，从而提高泡沫稳定性。
本发明提供的表面活性剂复配组合物中各个组分之间可以通过分子间作用力、氢键、静电力等多种方式相互作用，使泡沫膜界面吸附层更紧密，增加泡沫膜强度，提高稳定性。同时泡沫之间形成一定的排斥，避免泡沫聚集变大，使整个体系保持稳定。各个组分之间存在明显的协同增效作用，复配后的表面活性剂组合物使用时比任何一个组分单独作用的效果都好。该表面活性剂复配组合物解决了油藏温度条件下发泡剂耐温耐油稳定性差，替代成本高、不易生物降解的碳氟表面活性剂。本发明的表面活性剂复配组合物的pH值接近中性，对地层无伤害，对设备和管道无腐蚀性。
常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。本发明提供的表面活性剂复配组合物在耐油饱和度为50％时仍具有五倍以上发泡体积，常温条件下泡沫持续稳定360min以上，油藏温度为55℃的条件下泡沫半衰期最优能达到80min。
本发明的有益效果：
本发明提供的表面活性剂复配组合物：
(1)在耐油饱和度为50％时仍具有五倍以上发泡体积，常温条件下泡沫持续稳定360min以上，油藏温度为55℃的条件下泡沫半衰期最优能达到80min；
(2)浓度低、用量少，溶液pH值接近中性，对地层无伤害，对设备和管道无腐蚀性。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(其中n＝4) 0.8wt％
椰油酰胺丙基氧化胺 0.2wt％
黄原胶(分子量为150万) 1wt％
余量的水。
本实施例还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，将上述辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(n＝4)、椰油酰胺丙基氧化胺和黄原胶(分子量150万)混合均匀溶于水中，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
将本实施例制备的表面活性剂复配组合物作为发泡剂用于委内瑞拉奥里诺科稠油与轻石脑油(重量比9:1)混合油，在耐油饱和度为50％条件下，100mL复配体系溶液发泡体积700mL，室温(20℃)条件下泡沫保持稳定可达360min以上。油藏温度(55℃)条件下，泡沫半衰期65min。
而常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。
实施例2
本实施例提供了一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(其中n＝7) 1wt％
十二烷基二甲基氧化铵和椰油酰胺丙基氧化铵的混合物(两者质量比为1:1) 0.3wt％
黄原胶(分子量为250万) 0.5wt％
余量的水。
本实施例还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，将上述辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(n＝7)、十二烷基二甲基氧化铵和椰油酰胺丙基氧化铵的混合物(两者质量比为1:1)和黄原胶(分子量为250万)混合均匀溶于水中，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
将本实施例制备的表面活性剂复配组合物作为发泡剂用于委内瑞拉奥里诺科稠油与轻石脑油(重量比9:1)混合油，在耐油饱和度为50％条件下，100mL复配体系溶液发泡体积700mL，室温(20℃)条件下泡沫保持稳定可达360min以上。油藏温度(55℃)条件下，泡沫半衰期60min。
而常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。
实施例3
本实施例提供了一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(其中n＝9) 1wt％
椰油酰胺丙基氧化铵和烷醇酰胺的混合物(两者质量比为2:1) 0.1wt％
聚丙烯酰胺(分子量为1200万) 0.08wt％
余量的水。
本实施例还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，将上述壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(n＝9)、椰油酰胺丙基氧化铵和烷醇酰胺的混合物(两者质量比为2:1)和聚丙烯酰胺(分子量为1200万)混合均匀溶于水中，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
将本实施例制备的表面活性剂复配组合物作为发泡剂用于委内瑞拉奥里诺科稠油与轻石脑油(重量比9:1)混合油，在耐油饱和度为50％条件下，100mL复配体系溶液发泡体积700mL，室温(20℃)条件下泡沫保持稳定可达360min以上。油藏温度(55℃)条件下，泡沫半衰期70min。
而常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。
实施例4
本实施例提供了一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(其中n＝15) 0.8wt％
烷醇酰胺 0.2wt％
黄原胶(分子量为200万) 0.3wt％
余量的水。
本实施例还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，将上述十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(n＝15)、烷醇酰胺和黄原胶(分子量为200万)混合均匀溶于水中，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
将本实施例制备的表面活性剂复配组合物作为发泡剂用于委内瑞拉奥里诺科稠油与轻石脑油(重量比9:1)混合油，在耐油饱和度为50％条件下，100mL复配体系溶液发泡体积700mL，室温(20℃)条件下泡沫保持稳定可达360min以上。油藏温度(55℃)条件下，泡沫半衰期80min。
而常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。
实施例5
本实施例提供了一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(其中n＝6) 0.5wt％
十二烷基二甲基氧化铵和烷醇酰胺的混合物(两者质量比为1:1) 0.4wt％
聚丙烯酰胺(分子量为800万) 0.2wt％
余量的水。
本实施例还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，将上述壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(n＝6)、十二烷基二甲基氧化铵和烷醇酰胺的混合物(两者质量比为1:1)和聚丙烯酰胺(分子量为800万)混合均匀溶于水中，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
将本实施例制备的表面活性剂复配组合物作为发泡剂用于委内瑞拉奥里诺科稠油与轻石脑油(重量比9:1)混合油，在耐油饱和度为50％条件下，100mL复配体系溶液发泡体积600mL，室温(20℃)条件下泡沫保持稳定可达360min以上。油藏温度(55℃)条件下，泡沫半衰期75min。
而常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。
实施例6
本实施例提供了一种表面活性剂复配组合物，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(其中n＝9) 0.6wt％
椰油酰胺丙基氧化胺与烷醇酰胺的混合物(两者质量比为1.5:1) 0.5wt％
黄原胶(分子量为150万) 1.5wt％
余量的水。
本实施例还提供了上述表面活性剂复配组合物的制备方法，将上述十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(n＝9)、椰油酰胺丙基氧化胺与烷醇酰胺的混合物(两者质量比为1.5:1)和黄原胶(分子量为150万)混合均匀溶于水中，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
将本实施例制备的表面活性剂复配组合物作为发泡剂用于委内瑞拉奥里诺科稠油与轻石脑油(重量比9:1)混合油，在耐油饱和度为50％条件下，100mL复配体系溶液发泡体积650mL，室温(20℃)条件下泡沫保持稳定可达360min以上。油藏温度(55℃)条件下，泡沫半衰期70min。
而常规的耐油发泡剂耐油饱和度一般在40％以下，且泡沫在高温下的稳定性一般都停留在几十秒到几百秒不等。
综上所述，本发明提供的本发明提供的表面活性剂复配组合物浓度低、用量少，溶液pH值接近中性，对地层无伤害，对设备和管道无腐蚀性；在耐油饱和度为50％时仍具有五倍以上发泡体积，常温条件下泡沫持续稳定360min以上，油藏温度为55℃的条件下泡沫半衰期最优能达到80min。

Claims (8)

1.一种表面活性剂复配组合物，其特征在于，该表面活性剂复配组合物以原料的总质量为100％计，包括：
阴-非离子表面活性剂 0.3wt％-2wt％
胺类表面活性剂 0.05wt％-0.5wt％
高分子聚合物 0.01wt％-2wt％
余量的水；
所述阴-非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠，其结构通式如式(1)所示：
其中：R为碳原子数为8、9或12的直链或支链的饱和烷基；n取值为2、4、6、7、9或15；
所述胺类表面活性剂包括椰油酰胺丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺和烷醇酰胺中的一种或多种的组合；
所述高分子聚合物包括黄原胶和/或聚丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂复配组合物，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠包括辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠和十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述的表面活性剂复配组合物，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠为辛基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠时，n的取值为4或7。
4.根据权利要求2所述的表面活性剂复配组合物，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠为壬基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠时，n的取值为6或9。
5.根据权利要求2所述的表面活性剂复配组合物，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠为十二烷基酚聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠时，n的取值为6或15。
6.根据权利要求1所述的表面活性剂复配组合物，其特征在于：所述黄原胶的分子量为150-300万；所述聚丙烯酰胺分子量为800-2000万。
7.权利要求1-6任意一项所述的表面活性剂复配组合物的制备方法，其包括以下步骤：
分别取阴-非离子表面活性剂、胺类表面活性剂、高分子聚合物加水混合，加热使其充分溶解，得到该表面活性剂复配组合物。
8.权利要求1-6任意一项所述的表面活性剂复配组合物作为发泡剂在委内瑞拉奥里诺科稠油驱油中的应用。
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