CN106318358B - 一种基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系及其制备方法与应用 - Google Patents

一种基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系及其制备方法与应用，属于提高油田原油采收率的化学驱油领域。该泡沫驱油体系是以烷基糖苷为主要表面活性剂，与阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂复配得到。该驱油体系采用的烷基糖苷表面活性剂为天然来源，绿色环保，糖环平均聚合度为1.0～3.0，疏水基碳链长度为8～12；其他表面活性剂为工业化生产的精细化学品，原料易得，制备简单。该泡沫驱油体系具有耐温、耐油性好，泡沫动态稳定性好，封堵效果强，抗盐性好及超低界面张力等性能；与其它驱油剂配伍性良好，提高原油采收率效果明显，室内物模驱油试验大约可提高采收率20％～26％OOIP。

Description

一种基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系及其制备方法 与应用
技术领域
本发明涉及一种以绿色环保型表面活性剂烷基糖苷为主剂的水基泡沫体系及在三次采油中的应用，属油田化学领域。
背景技术
石油工业是国民经济的重要支柱，是国家发展的经济命脉。目前，我国大部分油田已进入高含水开发期甚至超高含水阶段，一次、二次采油已不能满足社会需求，三次采油技术得以迅速发展。三次采油主要包括四大技术系列，即化学驱、气驱、热力驱和微生物驱。其中化学驱技术发展较成熟，并在各大油田中的应用也越来越广泛。
泡沫驱是近年来发展起来的一种新的化学驱油方法。泡沫因其较高的视粘度及“堵大不堵小、堵水不堵油”的选择性封堵的特性,能够调整吸水剖面,增大水驱波及体积，从而提高采收率。此外,采用能够大幅度降低油水界面张力的表面活性剂体系作为泡沫剂,还可促进原油乳化,提高洗油效率，因而低张力泡沫驱油技术能大幅度提高采收率，具有极为重要的应用前景。
根据已有的研究结果，优异的泡沫稳定性、超低油水界面张力以及适宜的抗油性对保障泡沫驱油提高采收率良好效果均十分重要，但是设计同时具备此几方面特性的体系非常困难。现有泡沫驱油剂多数重点关注调剖性能，油水界面张力不能达到超低；有的泡沫驱油体系可将油水界面张力降至超低，但形成泡沫的抗油性不好。另外，现有的泡沫驱油体系采用的表面活性剂大多不够安全环保，可能会给环境带来一定伤害。由于上述原因，现有泡沫驱油体系的性能不能很好地满足技术的需要，构成了该技术推广的瓶颈。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明提供一种以绿色表面活性剂烷基糖苷为主剂的环保型泡沫驱油体系，该体系泡沫稳定性好，封堵能力强，能达到超低界面张力，且抗盐耐油性好，提高原油采收率效果好，可应用于三次采油。
本发明技术方案如下：
一种基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，包括如下重量份的组分组成：
烷基糖苷 5～60份；
阳离子表面活性剂 1～12份；
阴离子表面活性剂 1～5份。
根据本发明，优选的，所述的泡沫驱油体系还包括水；进一步优选的，泡沫驱油体系中烷基糖苷、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的总浓度为0.1～1.0wt％。
根据本发明，优选的，所述的烷基糖苷的糖环平均聚合度为1.0～3.0，烷基糖苷的疏水基碳链长度为8～12。
烷基糖苷可市购，也可按现有技术制备得到，优选的合成方法如下：
采用C8～C12的脂肪醇，在100℃～140℃温度和催化剂条件下，与葡萄糖直接反应生成烷基糖苷，在反应完毕后需除去过量的脂肪醇。优选的，所述的催化剂为对甲基苯磺酸或盐酸加植酸，脂肪醇和葡萄糖的摩尔比为5～8：1。
根据本发明，优选的，所述的阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。
根据本发明，优选的，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠之中的一种或两种以上混合。
根据本发明，上述基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系的制备方法，包括步骤如下：
将烷基糖苷、阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂分别配制为质量分数为1～3％的母液，然后将烷基糖苷母液与阳离子表面活性剂母液按5:4～6:2质量比混合，搅拌1～4小时，再加入阴离子表面活性剂，混合均匀后加入水，使溶液中烷基糖苷、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的总浓度为0.1～1.0％，即得泡沫驱油体系。
根据本发明，优选的，所述的泡沫驱油体系在三次采油中的应用。
根据本发明，所述的泡沫驱油体系可使用不同矿化度的地层水进行配制，耐盐性能优良。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的泡沫驱油体系以绿色表面活性剂烷基糖苷为主剂，绿色环保；
(2)本发明的泡沫驱油体系中无碱，避免了碱对地层带来的伤害，有利于油田的可持续开发；
(3)本发明的泡沫驱油体系生成的泡沫动态稳定性好，封堵效果明显；
(4)本发明的泡沫驱油体系能达到超低油水界面张力，洗油能力强；
(5)本发明的泡沫驱油体系稳定性好，抗盐能力强，可适用于高温高盐油藏；
(6)本发明的泡沫驱油体系生成的泡沫抗油性好；
(7)本发明的泡沫驱油体系提高原油采收率效果明显，室内物模驱油试验综合采油率提高20％～26％OOIP(原油地质储量)。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例中所用的原料均为常规市购产品，其中：烷基糖苷，无锡华格新材料有限公司有售，烷基糖苷的糖环平均聚合度为1.0～3.0，烷基糖苷的疏水基碳链长度为8～12。
实施例1：配制基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，其中，烷基糖苷的质量浓度为0.05％，阳离子表面活性剂质量浓度为0.0375％，阴离子表面活性剂的质量浓度为0.0125％(阳离子表面活性剂质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝3:1)，所述的阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
在矿化度范围0～32000ppm，探究盐度对该泡沫驱油体系泡沫稳定的影响。
各取上述泡沫驱油体系的水溶液50ml，矿化度分别为0ppm、10000ppm、17000ppm、32000ppm，倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温；从气流法泡沫仪的下部通N2，气体流速为100ml/min,发泡至200ml,测试其静态稳定性。矿化度为0ppm时，泡沫静态稳定性达到7h,而随着盐度的升高，泡沫静态稳定性不断提高，在32000ppm，泡沫静态稳定性达到26h以上。综上所述，该泡沫驱油体系泡沫具有良好的静态稳定性；随盐度增加泡沫静态稳定性提高，具有良好的抗盐性。
实施例2：配制基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，其中，烷基糖苷的质量浓度为0.06％，阳离子表面活性剂质量浓度为0.03％，阴离子表面活性剂的质量浓度为0.01％(阳离子表面活性剂质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝3:1)，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，矿化度为17000ppm。
取上述以烷基糖苷为主的绿色环保驱油剂的水溶液50ml倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温；从气流法泡沫仪的下部通N2，气体流速为100ml/min,发泡至200ml,测试其半衰期。该泡沫驱油体系泡沫半衰期为340分钟，与胜利油田孤东原油的油水界面张力为1.9×10- 3mN/m，油水界面张力达到超低。
实施例3：配制基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，其中，烷基糖苷的质量浓度为0.05％，阳离子表面活性剂质量浓度为0.0375％，阴离子表面活性剂的质量浓度为0.0125％(阳离子表面活性剂质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝3:1)，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述的阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，矿化度范围0～32000ppm。
泡沫的动态稳定性通过外加转子扰动的方法测得。通过泡沫管底部的多孔砂芯以100ml/min的速度鼓入N2原位发泡，最初的液体体积及泡沫的最大体积分别为30ml和180ml，泡沫管外层套与水浴相连，温度为50℃，泡沫的动态稳定性及泡沫粘度由Brookfield RS plus流变仪(配浆式转子)测定。该泡沫驱油体系泡沫的动态稳定性为5h以上，动态稳定性良好。
实施例4：配制基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，其中，烷基糖苷的质量浓度为0.1％～0.3％，阳离子表面活性剂质量浓度为0.12％，阴离子表面活性剂的质量浓度为0.04％(阳离子表面活性剂质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝3:1)，所述的阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵，所述的阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，矿化度为17000ppm。
在一维高温高压多功能模拟驱替实验装置中进行物模驱油试验，温度为50℃，矿化度条件为17000ppm，测试泡沫驱油体系的阻力因子，砂芯管参数如表1所示，测试结果如表2所示。
表1.砂芯管参数
填砂管 长度/cm 孔隙体积/ml 孔隙度/％ 水相渗透率/10<sup>-3</sup>um<sup>2</sup>
1 30 62.3 42.31 639.1
表2.阻力因子测试结果
气液比 温度/℃ 水驱压差/MPa 泡沫驱压差/MPa 阻力因子
1:1 50 0.031 2.201 65.19
通过实验,气液比1:1时,泡沫驱油体系的阻力因子可达到65.19,泡沫能够产生很好的封堵能力,提高后续水驱的波及体积。
实施例5：配制基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，其中，烷基糖苷的质量浓度为0.1％～0.3％，阳离子表面活性剂质量浓度为0.12％，阴离子表面活性剂的质量浓度为0.04％(阳离子表面活性剂质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝3:1)，所述的阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。矿化度为17000ppm。
取上述泡沫驱油体系的水溶液50ml，原油5ml,倒入恒温容器中搅拌10分钟；倒入发泡仪器中，从气流法泡沫仪的下部通N2，气体流速为100ml/min,发泡至150ml,测试其半衰期。该体系泡沫半衰期为63分钟，抗油性良好。
实施例6：配制基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，其中，烷基糖苷的质量浓度为0.05％～0.075％，阳离子表面活性剂质量浓度为0.0375％，阴离子表面活性剂的质量浓度为0.0125％(阳离子表面活性剂质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝3:1)，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，矿化度为17000ppm。
在一维高温高压多功能模拟驱替实验装置中进行物模实验，温度为50℃，矿化度条件为17000ppm，评价泡沫剂的驱油性能。
实验步骤如下：
(1)对于填砂管模型(填砂管长度30cm),填砂后进行抽真空(1h)，再饱和模拟地层水，直至平衡后称重，减去模型重量及填入砂重即得出孔隙体积；
(2)在50℃下,用模拟地层水驱替岩心2PV,测其水相渗透率；
(3)在50℃下,恒温饱和油,计算原始含油饱和度；
(4)用模拟地层水驱替填砂管直至产出液含水率大于98％,计算水驱累积采收率、阶段含水率以及相应的压力变化；
(5)转注泡沫驱1PV后，再进行2PV的后续水驱，直至产出液含水率大于98％,计算累计泡沫驱油采收率。填砂管填砂数据如表3所示。
表3.填砂管填砂数据
长度/cm 孔隙体积/ml 孔隙度/％ 渗透率/10<sup>-3</sup>μm<sup>2</sup> 含油饱和度/％
30 63 42.78 779.6 85.08
通过实验,气液比1:1时,优选的泡沫体系在水驱后，原油采收率为59.14％，进行泡沫驱及后续水驱后，采收率提高25.1％，效果明显。

Claims (4)

1.一种基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系，包括如下重量份的组分组成：
烷基糖苷 5～60份；
阳离子表面活性剂 1～12份；
阴离子表面活性剂 1～5份；
所述的烷基糖苷的糖环平均聚合度为1.0～3.0，烷基糖苷的疏水基碳链长度为8～12；
所述的阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵；
所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯
醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠之中的一种或两种以上混合；
该泡沫驱油体系还包括水，泡沫驱油体系中烷基糖苷、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的总浓度为0.1～1.0wt%。
2.根据权利要求1所述的泡沫驱油体系，其特征在于，所述的烷基糖苷按如下方法合成得到：
采用C8～C12的脂肪醇，在100℃～140℃温度和催化剂条件下，与葡萄糖直接反应生成烷基糖苷，在反应完毕后需除去过量的脂肪醇；
所述的催化剂为对甲基苯磺酸、盐酸或植酸，脂肪醇和葡萄糖的摩尔比为5~8：1。
3.权利要求1-2任一项所述的基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系的制备方法，包括步骤如下：
将烷基糖苷、阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂分别配制为质量分数为1~3%的母液，然后将烷基糖苷母液与阳离子表面活性剂母液按5 : 4 ～ 6 :2 质量比混合，搅拌1~4小时，再加入阴离子表面活性剂，混合均匀后加入水，使溶液中烷基糖苷、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的总浓度为0.1～1.0%，即得泡沫驱油体系。
4.权利要求1-2任一项所述的基于烷基糖苷的绿色环保型泡沫驱油体系在三次采油中的应用。
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