CN106590605A - 高盐油藏气驱泡沫组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高盐油藏气驱泡沫组合物及其制备方法,主要解决现有高盐油藏气驱采油过程中存在的泡沫剂不耐盐,遇二价离子沉淀,形成的泡沫封堵能力小的问题。本发明通过采用高盐油藏气驱泡沫组合物,包括:泡沫剂组合物水溶液和气体;其中,泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为1:(0.2~20);所述泡沫剂组合物,以摩尔份数计包括1份的长链聚醚含氮化合物和0.1~50份的长链二芳基磺酸盐表面活性剂;所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1~2wt%;所述长链聚醚含氮化合物具有式(I)所示通式,所述长链二芳基磺酸盐具有式(II)所示通式的技术方案,较好的解决了该问题,可用于高盐油藏气驱采油中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高盐油藏气驱泡沫组合物及制备方法。
背景技术
我国主要油田经过一次和二次开采后已经进入高含水期,如何提高原油采收率,最大限度地开发剩余储量,三次采油技术在保证油田稳产高产方面发挥了非常重要的作用。在三次采油新技术中,化学复合驱仍然是具有很大发展前途的方法之一。其驱油机理主要为聚合物或胶增加驱替水的黏度,降低油水流度比,缓解窜流现象,提高波及效率;表面活性剂和碱降低油/水界面张力,增大毛管数,促使原油自岩石上脱附及有效分散,实现对残余油的有效驱动,从而提高采收率。然而化学复合驱中的聚合物耐温抗盐性一直是困扰高盐油藏高矿化度油藏应用的难题。
为了提高封堵高渗透层的能力,人们经过大量的研究发现,泡沫具有比聚合物或胶更好的进入并降低高渗透层渗透性的能力。通过添加泡沫剂和气体混合,以泡沫流体的形式进行驱替,可有选择性地封堵高渗透带,调整吸液剖面,增大波及系数。然而,尽管如此,泡沫驱在矿场大规模应用较少,泡沫体系的不稳定性是其应用受到限制的根本原因。
目前三次采油用泡沫剂大多采用多元复配体系,同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂。为了增强单一泡沫的稳定性,配方中通常还加入碱、醇、聚合物、烷醇酰胺等助剂形成强化泡沫。如专利CN101619210A提供了一种用于低渗透油藏二氧化碳泡沫稳定剂,该剂选用十二烷基苯磺酸钠为发泡剂,稳泡剂由改性胍胶、羟乙基纤维素、十二醇组成,十二烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂,耐盐性较低。专利CN1093589C公开了一种泡沫复合驱油方法,其中使用0.5~1.5wt%的碱、0.05~0.5wt%的表面活性剂和0.05~0.5wt%的聚合物组成泡沫剂组合物,由于体系含无机碱,对地层和油井带来伤害,引起腐蚀设备和管道等问题,而且无机碱会严重降低聚合物的黏度,为达到所需的黏度只得大大提高聚合物的使用浓度,使采油综合成本提高。
阳离子泡沫剂因其易被地层吸附或产生沉淀,一般不用于三次采油。由于阴阳离子泡沫剂接近等比例混合时其水溶液容易形成沉淀,从而导致阴阳离子泡沫剂混合体系不仅在应用中成为配伍禁忌,而且相关理论研究也比较滞后。近年来的研究发现,阴阳离子表面活性剂混合体系水溶液具有很多异常性质,如由于阴阳离子表面活性剂在水溶液中存在着强烈的静电作用和疏水性碳链间的相互作用,促进了两种带不同电荷表面活性剂离子间的缔合,在溶液中很容易形成胶束,产生比单一表面活性剂更高的表面活性。此外,阴阳离子表面活性剂混合体系可明显降低阳离子表面活性剂在岩心上的吸附损耗,从而可显著降低阳离子表面活性剂的固有缺陷。
为此,本发明一方面吸收借鉴了前人关于阴、阳离子表面活性剂混合体系研究结果,另一方面采用双子类型的长链二芳基磺酸盐表面活性剂代替传统的阴离子表面活性剂,长链聚醚含氮化合物代替传统的长链季铵盐,克服了阴、阳离子表面活性剂复配时容易沉淀等缺点,发明了用于气驱的泡沫防窜组合物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有气驱过程中存在的泡沫剂耐盐能力差,形成的泡沫封堵能力小的问题,提供一种新的用于高盐油藏气驱泡沫组合物,该组合物具有阻力因子高的优点。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题一相对应的用于高盐油藏气驱泡沫组合物的制备方法。
为解决上述技术问题之一,本发明采用的技术方案如下:一种高盐油藏气驱泡沫,包括:
(1)泡沫剂组合物水溶液;
(2)气体;
其中,泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为1:(0.2~20);所述泡沫剂组合物,以摩尔份数计包括1份的长链聚醚含氮化合物和0.1~50份的长链二芳基磺酸盐表面活性剂;以所含长链二芳基磺酸盐与长链聚醚含氮化合物总的质量计,所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1~2wt%;其中,所述长链聚醚含氮化合物,具有式(I)所示分子通式:
所述长链二芳基磺酸盐表面活性剂,具有式(II)所示分子通式:
式(I)中,所述R1为C10~C26的脂肪基;y为PO链段加和数,y=0~20;z为EO链段加和数,z=0~60;R4、R5为C1~C5的烷基、取代烷基中的任意一种;R6为C1~C4的亚烷基;式(II)中,所述R2为C10~C26的脂肪基;所述R3为H或C1~C26的脂肪基;n、m为0~3的整数或小数、且n+m>1;L为O、S、-(CH2)1-3-、-OC2H4O-、-OC3H6O-中的一种;X为碱金属离子、碱土金属离子或铵离子中的一种,且当X为碱金属离子或铵离子时,a=n、b=m,当X为碱土金属离子时,a=n/2、b=m/2。
上述技术方案中,所述R1为C10~C26的脂肪基,可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团,可以是饱和碳链,也可以含有不饱和碳链,作为优选R1的优选方案为C10~C20的烷基、烷基苯。
上述技术方案中,所述R4、R5为C1~C5的烷基、取代烷基中的任意一种;其中所述取代烷基中的取代基可以是羟基取代基、卤素取代基等取代基团。
上述技术方案中,所述R6优选为C2H4或C3H6。
上述技术方案中,所述z的优选方案为大于0,更优选为小于等于30,进一步优选为z=1~20。
上述技术方案中,所述y的优选方案为大于0,进一步优选为y=1~20。
上述技术方案中,所述y和z同时优选为大于0。
上述技术方案中,所述R2为C10~C26的脂肪基,所述脂肪基可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团,可以是饱和碳链,也可以含有不饱和碳链,作为优选所述R2的优选方案为C12~C20的烷基。
上述技术方案中,所述R3为H或C1~C26的脂肪基,所述脂肪基可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团,可以是饱和碳链,也可以含有不饱和碳链,作为优选R3的优选方案为H或C1~C16的烷基。
上述技术方案中,所述X的优选方案为K+、Na+、NH4 +中的至少一种。
上述技术方案中,所述长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐的摩尔比优选为1:0.2~10。
上述技术方案中,所述沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度优选为0.1~0.5wt%。
上述技术方案中,所述泡沫剂组合物水溶液与气体的气液体积比优选为0.5~8:1。
上述技术方案中,所述气体优选自二氧化碳、空气、氮气、天然气、烟道气中的一种。
上述技术方案中,所述泡沫剂组合物水溶液中的水可以是本领域技术人员所熟知的油田驱油用的各类水质,可以是去离子水、清水、污水等,以及含无机矿物质的水,而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水;例如但不限定选自矿化水,矿化度为0~300000mg/L。
为解决上述技术问题之二,本发明采用的技术方案如下:一种高盐油藏气驱泡沫组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所需量的长链二芳基磺酸盐、长链聚醚含氮化合物按照所需摩尔比溶解在矿化水中,混匀后,得到所述泡沫剂组合物水溶液;
(2)将所需量的泡沫剂组合物水溶液与所需量的气体实现气液混合,形成所述蒸汽泡沫复合驱用组合物。
本发明的用于高盐油藏气驱用泡沫剂组合物,不同于以往文献中报道的高盐油藏泡沫剂,该组合物中长链二芳基磺酸盐从结构上属于双子类型,长链聚醚含氮化合物由于带有阳离子的官能团,同时还有非离子的片段,两种组分复配后,长链二芳基磺酸盐的阴离子部分与长链聚醚含氮化合物的阳离子部分,由于阴、阳离子泡沫剂相反电荷极性基之间的静电吸引作用,使得泡沫剂分子在表面上吸附量增大,从而具有单一泡沫剂无法比拟的界面排布密度,阻碍的气体通过液膜的扩散,使之更容易形成和稳定泡沫。且两种组分都不含有容易水解的基团,使得其可以应用于高盐油藏气驱过程中。另外,对二氧化碳泡沫,由于二氧化碳/水界面小的界面张力,使得表面活性剂到界面吸附的驱动力较弱,表面活性剂到界面的吸附量较小,氧丙基和氧乙基基团的氧原子和二氧化碳的碳原子之间存在Lewis酸碱相互作用,增强了疏水链的溶剂化作用,可以起到增加吸附量,降低界面张力,进而增强含有二氧化碳气体形成的泡沫的稳定性。
本发明的用于高盐油藏气驱用泡沫剂组合物,可以有效地封堵大孔道,实验发现,在矿化度250000mg/L、80℃的条件下,在水驱之后进行气驱,0.3pV气体发生突破,使用该组合物形成泡沫注入1.0pV,气体未发生突破,阻力因子可达150,取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,以下结合实施例进一步阐述本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
【实施例1】
长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐与按照摩尔比1:2溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.3%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与氮气按照体积比0.5:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液在80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例2】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:10溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.1%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与空气按照体积比3:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液在80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例3】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:0.2溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.3%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与二氧化碳按照体积比4:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行二氧化碳泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例4】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:1溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.5%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与烟道气按照体积比7:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例5】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:0.5溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.2%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与天然气按照体积比8:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例6】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.5%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与氮气按照体积比3:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行氮气泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例7】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:50溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.3%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与氮气按照体积比5:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行氮气泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例8】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.2%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与氮气按照体积比2:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行氮气泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,此时未见气窜现象,结果见表2所示。
【实施例9】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.5%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与氮气按照体积比2:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行氮气泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,结果见表2所示。
【实施例10】
将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂总的质量分数为0.3%,混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与氮气按照体积比0.5:1实现气液混合,即形成所需的气驱泡沫组合物。
取上述的组合物溶液80℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米的填沙管中进行氮气泡沫封堵能力测定实验,记录注入1.0pV泡沫后形成的压差与注水形成压差的比值,即为阻力因子,结果见表2所示。
【比较例1】
使用【实施例1】中采用的C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2O,【实施例2】中采用的C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)O,【实施例3】中采用的C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)30CH2CH2N(C3H7O)2O,【实施例4】中采用的C20H33OCHCH3CH2OCH2CH2OCH2CH2N(C3H7)(C5H11)O,【实施例5】中采用的C12H25O(CHCH3CH2O)20CH2CH2OCH2CH2N(CH3)(C2H5)O的单剂,溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,混合均匀形成泡沫剂水溶液。同实施例1-5中的方法进行泡沫封堵能力测定实验,结果见表4所示。
【比较例2】
使用【实施例1-5】中的长链二芳基磺酸盐,不加入后续组分制备成泡沫剂组合物,同实施例1-5中的方法进行泡沫封堵能力测定实验,结果见表4所示。
【比较例3】
在60℃条件下,在长度为100厘米,直径为3.8厘米,渗透率为1000mD的填沙管中水驱之后进行二氧化碳驱替,二氧化碳注入0.3pV见气。
【比较例4】
将十二烷基苯磺酸钠溶解于矿化度为250000mg/L,钙离子5000mg/L的水中,泡沫剂质量分数为0.5%,混合形成泡沫剂水溶液,溶液底部有沉淀析出。
表1 实施例中的组合物组分结构
泡沫剂 | R1 | y | z | R4 | R5 | R6 | R2 | R3 | m+n | a+b | L | X |
实施例1 | C12H25 | 3 | 7 | CH3 | CH3 | C2H4 | C16H33 | CH3 | 2.0 | 2.0 | OC2H4O | K |
实施例2 | C16H33 | 10 | 20 | C2H5 | C3H7O | C2H4 | C20H41 | H | 3.0 | 3.0 | C3H6 | Na |
实施例3 | C14H29 | 1 | 30 | C3H7O | C3H7O | C2H4 | C12H25 | C8H17 | 2.7 | 2.7 | CH2 | K |
实施例4 | C20H33 | 1 | 1 | C3H7 | C5H11 | C2H4 | C12H25 | C16H33 | 4.0 | 4.0 | O | Na |
实施例5 | C12H25 | 20 | 1 | C2H5 | CH3 | C2H4 | C16H33 | C2H5 | 2.3 | 2.3 | CH2 | NH4 |
实施例6 | C12H25 | 0 | 7 | CH3 | CH3 | C2H4 | C16H33 | CH3 | 2.0 | 2.0 | O | K |
实施例7 | C12H25 | 3 | 7 | CH3 | CH3 | C3H6 | C16H33 | CH3 | 2.0 | 2.0 | OC3H6O | K |
实施例8 | C26H45 | 3 | 7 | CH3 | CH3 | C2H4 | C10H21 | CH3 | 2.0 | 2.0 | C2H4 | K |
实施例9 | C10H21 | 3 | 7 | CH3 | CH3 | C2H4 | C16H33 | CH3 | 2.0 | 2.0 | O | K |
实施例10 | C12H25 | 0 | 0 | CH3 | CH3 | C2H4 | C16H33 | CH3 | 2.0 | 2.0 | CH2 | K |
表2 实施例中的组合物在模拟水中的泡沫封堵性能
泡沫剂 | Ⅰ与Ⅱ摩尔比 | 泡沫剂总浓度wt% | 气液体积比 | 气体 | 阻力因子 |
实施例1 | 1:2 | 0.3 | 0.5:1 | 氮气 | 154 |
实施例2 | 1:10 | 0.1 | 3:1 | 空气 | 161 |
实施例3 | 1:0.2 | 0.3 | 4:1 | 二氧化碳 | 167 |
实施例4 | 1:1 | 0.5 | 7:1 | 烟道气 | 147 |
实施例5 | 1:0.5 | 0.2 | 8:1 | 天然气 | 136 |
实施例6 | 1:2 | 0.5 | 3:1 | 氮气 | 131 |
实施例7 | 1:50 | 0.3 | 5:1 | 氮气 | 113 |
实施例8 | 1:2 | 0.2 | 2:1 | 氮气 | 111 |
实施例9 | 1:2 | 0.5 | 2:1 | 氮气 | 117 |
实施例10 | 1:2 | 0.3 | 0.5:1 | 氮气 | 106 |
表3 比较例1中的组合物在模拟水中的封堵性能
表4 比较例2中的组合物在模拟水中的封堵性能
Claims (10)
1.一种高盐油藏气驱泡沫组合物,包括:
(1)泡沫剂组合物水溶液;
(2)气体;
其中,泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为1:(0.2~20);所述泡沫剂组合物,以摩尔份数计包括1份的长链聚醚含氮化合物和0.1~50份的长链二芳基磺酸盐表面活性剂;以所含长链二芳基磺酸盐与长链聚醚含氮化合物总的质量计,所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1~2wt%;其中,
所述长链聚醚含氮化合物,具有式(I)所示分子通式:
所述长链二芳基磺酸盐表面活性剂,具有式(II)所示分子通式:
式(I)中,所述R1为C10~C26的脂肪基;y为PO链段加和数,y=0~20;z为EO链段加和数,z=0~60;R4、R5为C1~C5的烷基、取代烷基中的任意一种;R6为C1~C4的亚烷基;式(II)中,所述R2为C10~C26的脂肪基;所述R3为H或C1~C26的脂肪基;n、m为0~3的整数或小数、且n+m>1;L为O、S、-(CH2)1-3-、-OC2H4O-、-OC3H6O-中的一种;X为碱金属离子、碱土金属离子或铵离子中的一种,且当X为碱金属离子或铵离子时,a=n、b=m,当X为碱土金属离子时,a=n/2、b=m/2。
2.根据权利要求1所述高盐油藏气驱泡沫组合物,其特征在于所述R1为C10~C20的烷基、烷基苯。
3.根据权利要求1所述泡沫剂组合物,其特征在于所述R6优选为为C2H4或C3H6。
4.根据权利要求1所述泡沫剂组合物,其特征在于所述z为大于0小于等于30。
5.根据权利要求1所述泡沫剂组合物,其特征在于所述y=1~20。
6.根据权利要求1所述高盐油藏气驱泡沫组合物,其特征在于所述R2为C12~C20的烷基中的任意一种。
7.根据权利要求1所述高盐油藏气驱泡沫组合物,其特征在于所述R3为H或C1~C16的烷基中的任意一种。
8.根据权利要求1所述高盐油藏气驱泡沫组合物,其特征在于所述X为K+、Na+、NH4 +中的至少一种。
9.根据权利要求1所述高盐油藏气驱泡沫组合物,其特征在于所述长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐的摩尔比为1:0.2~10;所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1~0.5wt%;泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为0.5~8:1;所述气体选自二氧化碳、空气、氮气、天然气、烟道气中的一种。
10.权利要求1所述高盐油藏气驱泡沫组合物的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所需量的长链二芳基磺酸盐、长链聚醚含氮化合物按照所需摩尔比溶解在水中,混匀后,得到所述泡沫剂组合物水溶液;
(2)将所需量的泡沫剂组合物水溶液与所需量的气体实现气液混合,形成所述高盐油藏气驱泡沫组合物。
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