CN108102628A - 泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物及其制备方法和应用。以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.05％‑0.7％的复合表面活性剂、0.1％‑0.25％的生物聚合物和余量的水；其中，复合表面活性剂由具有式I所示结构的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂组成，烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂的质量比为9:1‑6:4；式I中，R为C6‑C14的直链或支链烷基，M为钠或钾，n为1‑2。该泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物具有耐温、耐油、耐盐和稳定性，能够大幅度提高采收率。。

Description

泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田采油技术领域，涉及泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物及其制备方法和在高盐油藏三次采油驱油中的应用。
背景技术
泡沫体系具有选择性封堵，既能封堵高渗通道，提高水的波及系数，又能有效的封堵水层，堵水不堵油，降低油水流度比，提高洗油效率；一般条件下可提高采收率10％-25％，是一种非常具有发展前景的三次采油技术。
目前我国大部分油田已经进入三次采油后期，开发难度逐渐增大，尤其是在高温、高盐等苛刻地层条件下，二价盐离子如Ca2+、Mg2+等对泡沫稳定性影响较一价盐离子影响更大，大部分表面活性剂在高二价盐条件下直接产生沉淀，使得表面活性剂损失严重，泡沫配方的发泡性能显著降低，泡沫体系在地层中就难以稳定存在。
目前，泡沫驱油用配方体系的研究得到了广泛的研究，如CN103773351A中公开了一种适合高盐油藏气驱用泡沫配方体系，选用长链甜菜碱和α-烯烃磺酸钠作为发泡剂，而长链甜菜碱和α-烯烃磺酸钠在残余油存在条件下稳定性差，遇油消泡，无法形成有效的封堵作用；CN102766448A中公开了由多烷基苯磺酸钠、非离子醚类和氟碳表面活性剂、四羟甲基硫酸磷、吐温-20等组成的泡沫驱油剂，多烷基苯磺酸盐的耐盐性能有限，尤其是在含有大量二价盐条件下容易产生沉淀，影响其泡沫性能。
目前大部分的泡沫驱油剂在高盐条件下稳定性差，尤其是钙镁离子等含量高的地层，表面活性剂则直接产生沉淀，而且表面活性剂耐油性差，遇油消泡，无法形成有效的封堵。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于高盐油藏的泡沫驱油剂及其制备方法和应用。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一方面，本发明提供一种适用于高盐油藏的泡沫驱油剂，以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.05％-0.7％的复合表面活性剂、0.1％-0.25％的生物聚合物和余量的水；
其中，所述复合表面活性剂由具有式I所示结构的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂组成，所述烷基糖苷磺酸盐和所述氟碳表面活性剂的质量比为9:1-6:4；
式I中，R为C6-C14的直链或支链烷基，M为钠或钾，n为1-2。
上述的泡沫驱油剂中，所述氟碳表面活性剂购买于陕西森瑞石油有限公司，型号：SRFC-18Y。
上述的泡沫驱油剂中，优选地，以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.25％-0.7％的复合表面活性剂、0.1％-0.2％的生物聚合物和余量的水；其中，所述复合表面活性剂中的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂的质量比为9:1-6:4；
更加优选地，以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.4％的复合表面活性剂、0.1％的生物聚合物和余量的水；其中，所述复合表面活性剂中的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂的质量比为3:2。
上述的泡沫驱油剂中，优选地，所述烷基糖苷磺酸盐为式I-1所示的结构：
式I-1中，n为1-2。
上述的泡沫驱油剂中，优选地，所述生物聚合物包括韦兰胶。
上述的泡沫驱油剂中，优选地，所述水包括地层产出水、油田注入污水或清水；优选地，所述水的矿化度小于250000mg/L，水的硬度小于100000mg/L。
另一方面，本发明还提供上述的泡沫驱油剂的制备方法，其是将复合表面活性剂、生物聚合物和水混合制备得到的。
再一方面，本发明还提供一种适用于高盐油藏的泡沫段塞式驱油组合物，该泡沫段塞式驱油组合物包括气体和上述的泡沫驱油剂，所述气体和所述泡沫驱油剂的气液体积比为(1-7)：1；优选地，所述气体和所述泡沫驱油剂的气液体积比为(1-5)：1。
上述的泡沫段塞式驱油组合物中，优选地，所述气体包括氮气、二氧化碳或空气；更加优选地，所述气体为氮气。
再一方面，本发明还提供上述的泡沫驱油剂或泡沫段塞式驱油组合物在高盐油藏三次采油驱油中的应用。
上述的应用中，优选地，所述高盐油藏的地层温度为20-150℃；更加优选地，所述高盐油藏中水的矿化度为2000mg/L-250000mg/L，水中钙镁离子矿化度为1000mg/L-80000mg/L。
本发明的泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物中烷基糖苷磺酸盐由于加入了磺酸根基团，磺酸基的电荷密度大、水化能力强，对外界阳离子进攻不敏感，因此其抗钙镁离子能力明显增强，水溶性和耐盐能力也随着分子结构的变化而提高；烷基糖苷磺酸盐与氟碳表面活性剂复配为复合表面活性剂，增强了发泡剂的耐油性，能够在残余油存在条件下形成有效的封堵；生物聚合物韦兰胶在低浓度时具有高粘性，和良好的耐盐性能；同时，韦兰胶和烷基糖苷磺酸盐的羟基之间能够形成强有力的氢键和范德华力，韦兰胶和烷基糖苷磺酸盐的表面网络和双螺旋结构平行排列的拉链模型稳定性，增强了液膜抵抗扰动和变形的能力，增加了泡沫配方的稳定性能，能够大幅度提高采收率。
附图说明
图1为本发明实施例3中不同盐浓度下泡沫驱油剂的发泡体积和析液半衰期数据图；
图2为本发明实施例7中泡沫段塞式驱油组合物驱替实验数据图。
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
本实施例提供一种适用于高盐油藏的泡沫驱油剂，以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.4％的复合表面活性剂(包括0.24％的烷基糖苷磺酸盐(APGS)和0.16％的氟碳表面活性剂(FC))、0.1％的韦兰胶和余量的水；
其中，所述烷基糖苷磺酸盐的结构式如下式(1)所示(其制备方法参见CN105418697A公开的专利申请，将其全文引入作为参考)；
式I中，n为1-2(平均聚合度)。
本实施例还提供该泡沫驱油剂的制备方法，其是将上述复合表面活性剂、韦兰胶和水混合制备得到的。
实施例2发泡能力及泡沫稳定性测试
采用吴茵搅拌法(Waring Blender)进行测试，将200mL配制好的一定浓度的发泡剂溶液倒入吴茵(Waring)搅拌器中，在7000r/min转速下搅拌1分钟，然后在30秒内将泡沫倒入1000mL的量筒中，记录泡沫体积及析液一半时的时间，即为析液半衰期(亦称之为：排液半衰期)；实验评价对比了实施例1中的泡沫驱油剂与目前常用发泡剂如烷基糖苷(APG)、α-烯烃磺酸钠(AOS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)以及稳泡剂黄原胶(XC)和聚丙烯酰胺(HPAM)，最后将记录的数据绘制成图表，结果如表1所示。
泡沫稳定性评价中实验用水为长庆杏北长6采出水，矿化度为92811.37mg/L，水中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等二价离子的总含量为23522.88mg/L，实验温度为50℃。
表1泡沫配方发泡能力及泡沫稳定性测试结果
由表1可以看出，对比6组泡沫配方，表面活性剂AOS、XC和HAPM在长庆杏北长6采出水条件下产生大量沉淀，因此其配方的发泡能力和稳定性能显著降低，而配方1在高盐条件下具有较好的适应性，配方的泡沫性能最好。
实施例3抗高价盐能力测试
采用吴茵搅拌法，在50℃条件下进行测试，通过改变二价盐的浓度，记录不同盐浓度下的实施例1的泡沫驱油剂的发泡体积和析液半衰期，测试泡沫配方的抗高价盐性能，实验用二价盐为CaCl2，Ca2+质量百分比浓度从0到10.0％，最后将记录的数据绘制成图表，结果如图1所示。
由图1可以看出，随着Ca2+质量分数增加，配方的发泡体积和析液半衰期先增加后减小，但配方的发泡体积变化不大；而继续增加Ca2+质量分数，配方的析液半衰期则明显减小，甚至产生沉淀。配方在二价离子浓度0～80000mg/L内泡沫性能良好。
实施例4耐油性能测试
采用吴茵搅拌法，在50℃条件下进行测试，实验用水为长庆杏北长6采出水，试验用油为长庆长8脱水原油(50℃时原油粘度为6.5mPa·s)，固定原油体积浓度为10％，最后将记录的数据绘制成图表，结果如表2所示。
表2泡沫配方发泡能力及泡沫耐油性测试结果
由表2可以看出，配方在加入原油后，泡沫的发泡体积和析液半衰期都明显降低，加入10％原油后，配方1的析液半衰期仍大于20min，配方1的发泡体积和析液半衰期均最优，表现出较好的耐油性。
实施例5
本实施提供一种适用于高盐油藏的泡沫段塞式驱油组合物，该泡沫段塞式驱油组合物包括氮气或二氧化碳和实施例1泡沫驱油剂，氮气或二氧化碳和泡沫驱油剂的气液比可以为1:1、3:1、5:1或7:1。
实施例6阻力因子、残余阻力因子测试
实验温度为50℃，实验用水为长庆杏北长6采出水，采用长度为10cm，直径为2.5cm，渗透率为200mD的贝雷岩心测定实施例5的泡沫段塞式驱油组合物的阻力因子和残余阻力因子。先以0.3ml/L的速度水驱，待压力平衡后，记录岩心夹持器入口与出口端压力差△P1；以0.3ml/L的速度注入泡沫段塞，待压力平衡后，记录岩心夹持器入口与出口端压力差△P2；最后再以相同的速度后续水驱，待压力平衡后，记录岩心夹持器入口与出口端压力差△P3；△P2/△P1即为阻力因子，△P3/△P1即为残余阻力因子。结果如表3所示。
表3配方阻力因子、残余阻力因子测试结果
编号 气体 气液比 阻力因子 残余阻力因子
1 氮气 1:1 19.1 4.5
2 氮气 3:1 23.7 6.5
3 氮气 5:1 20.2 4.7
4 氮气 7:1 16.4 2.3
由表3实验数据可知：随着气液比增加，配方的阻力因子和残余阻力因子都先增加后减小，气液比为3:1时配方的阻力因子最高，此时泡沫配方的封堵性最好，进一步增大气液比，配方的阻力因子降低，封堵性变差；残余阻力因子在气液比3:1时可达到6.5，水驱时岩心中仍有残余的泡沫不断的破灭与再生，泡沫驱后水驱仍有具有较高的渗流阻力。
实施例7驱油效率测试
实验程序为：岩心抽真空、饱和地层水—测水相渗透率—饱和原油—水驱至含水98％—注入泡沫段塞—后续转水驱至含水98％。
实验温度为50℃，实验用水为长庆杏北长6采出水，实验用油为长庆长8脱水原油，复合表面活性剂为烷基糖苷磺酸钠与氟碳表面活性剂，总质量浓度为0.4％(二者质量比为3:2)，聚合物采用0.1％的韦兰胶，气体为CO2，气液比为3:1(实施例5中的泡沫段塞式驱油组合物)，回压2.5MPa，岩心物性参数如表4所示，驱替实验结果如图2所示。
表4岩心物性参数
由图2可以看出，配方在水驱采收率50.75％的基础上，泡沫进一步提高采收率26.21％，总采收率达到76.96％。因此研制的适用于高盐油藏的泡沫驱油用组合物能够大幅度提高采收率。
综上所述，本发明的泡沫驱油剂、泡沫段塞式驱油组合物中烷基糖苷磺酸盐由于加入了磺酸根基团，磺酸基的电荷密度大、水化能力强，对外界阳离子进攻不敏感，因此其抗钙镁离子能力明显增强，水溶性和耐盐能力也随着分子结构的变化而提高；烷基糖苷磺酸盐与氟碳表面活性剂复配为复合表面活性剂，增强了发泡剂的耐油性，能够在残余油存在条件下形成有效的封堵；生物聚合物韦兰胶在低浓度时具有高粘性，和良好的耐盐性能，；同时，韦兰胶和烷基糖苷磺酸盐的羟基之间能够形成强有力的氢键和范德华力，韦兰胶和烷基糖苷磺酸盐的表面网络和双螺旋结构平行排列的拉链模型稳定性，增强了液膜抵抗扰动和变形的能力，增加了泡沫配方的稳定性能，能够大幅度提高采收率。

Claims (10)

1.一种适用于高盐油藏的泡沫驱油剂，其特征在于：以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.05％-0.7％的复合表面活性剂、0.1％-0.25％的生物聚合物和余量的水；
其中，所述复合表面活性剂由具有式I所示结构的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂组成，所述烷基糖苷磺酸盐和所述氟碳表面活性剂的质量比为9:1-6:4；
式I中，R为C6-C14的直链或支链烷基，M为钠或钾，n为1-2。
2.根据权利要求1所述的泡沫驱油剂，其特征在于：以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.25％-0.7％的复合表面活性剂、0.1％-0.2％的生物聚合物和余量的水；其中，所述复合表面活性剂中的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂的质量比为9:1-6:4；
优选地，以该泡沫驱油剂总重量为100％计，其包括0.4％的复合表面活性剂、0.1％的生物聚合物和余量的水；其中，所述复合表面活性剂中的烷基糖苷磺酸盐和氟碳表面活性剂的质量比为3:2。
3.根据权利要求1或2所述的泡沫驱油剂，其特征在于，所述烷基糖苷磺酸盐为式I-1所示的结构：
式I-1中，n为1-2。
4.根据权利要求1或2所述的泡沫驱油剂，其特征在于，所述生物聚合物包括韦兰胶。
5.根据权利要求1或2所述的泡沫驱油剂，其特征在于，所述水包括地层产出水、油田注入污水或清水；优选地，所述水的矿化度小于250000mg/L，水的硬度小于100000mg/L。
6.权利要求1-5任一项所述高盐油藏的泡沫驱油剂的制备方法，其是将复合表面活性剂、生物聚合物和水混合制备得到的。
7.一种适用于高盐油藏的泡沫段塞式驱油组合物，其特征在于：该泡沫段塞式驱油组合物包括气体和权利要求1-5任一项所述的泡沫驱油剂，所述气体和所述泡沫驱油剂的气液体积比为(1-7)：1；优选地，所述气体和所述泡沫驱油剂的气液体积比为(1-5)：1。
8.根据权利要求7所述的泡沫段塞式驱油组合物，其特征在于：所述气体包括氮气、二氧化碳或空气；优选地，所述气体为氮气。
9.权利要求1-5任一项所述的泡沫驱油剂或权利要求7-8任一项所述的泡沫段塞式驱油组合物在高盐油藏三次采油驱油中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述高盐油藏的地层温度为20-150℃；优选地，所述高盐油藏中水的矿化度为2000mg/L-250000mg/L，水中钙镁离子矿化度为1000mg/L-80000mg/L。
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