CN108264892A - 一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述组合物的成分以及各种成分的质量份数为：柠檬酸脂肪酸甘油酯1～5份、芳基醚15～30份、磺酸基萘衍生物10～20份、和增效试剂3～8份。该组合物中各种成分相互配合能够大大降低油水界面张力，缩短分离时间，增加采收量，且能够在高温的环境中进行作业。

Description

一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物

技术领域

本发明涉及地层中油材采收技术领域，具体涉及一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物。

背景技术

在现有技术中，绝大多数的油料采集均为在油田中打井，然后通过注入水的方式来采集油料。然而，仅仅通过注水的方式，远远达不到要求，地层中残余的原油量很多，无法彻底的将地层中油材采集完全。因此，逐渐出现了化合物采集、蒸汽采集、二氧化碳采集等等多种采集方式。

目前，表面活性剂采集逐渐被接受以及推广，其乳化能力强，可降低油与水的界面张力，驱油效果更好。然而，目前的表面活性剂组合物的成分局限性大，基本均通过常见的醚类、多元醇脂肪酸酯、稳定剂等进行配合作用，因此，其乳化性、界面张力等虽然在不同的搭配中具有一定的改善，却由于思维局限，创新度小，其效果差强人意，导致驱油后的残油量仍然较高，采集不彻底，浪费资源，提高成本；而且绝大多数无法适应高盐、高温的环境，导致使用受限。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，以克服现有技术中的诸多不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，所述组合物的成分以及各种成分的质量份数为：柠檬酸脂肪酸甘油酯1～5份、芳基醚15～30份、磺酸基萘衍生物10～20份和增效试剂3～8份。

进一步地，所述增效试剂包括瓜尔胶、氢化牛脂胺聚氧乙烯醚、牛脂胺聚氧乙烯醚、聚天冬氨酸和木质素磺酸盐中的至少一种。

进一步地，所述增效试剂还包括噻唑羧酸盐，该噻唑羧酸盐的结构即为：其中M为H、碱金属离子或碱土金属离子。

进一步地，所述增效试剂为瓜尔胶、牛脂胺聚氧乙烯醚、木质素磺酸和噻唑羧酸盐中的至少两种。

进一步地，所述表面活性剂组合物还包括1～5份的含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐。

进一步地，所述甲氧基的数量为至少一个，且不饱和脂肪酸盐的一个末端含有甲氧基；在所述不饱和脂肪酸盐中还含有氨基或亚氨基。

进一步地，含有甲氧基的所述不饱和脂肪酸盐为：CH₃O-(CH₂)_a-CH＝CH-(CH₂)_b-A(E)-(CH₂)_c-COOX，其中，A为N或CH，E为H或烷基，X为H、碱金属离子或碱土金属离子；a、b、c均为1-15的整数。

进一步地，所述芳基醚包括苯基萘基醚、二苯基醚和苄基萘基醚中的至少一种或多种混合，所述苯基萘基醚如以下化合物Ⅰ(Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc和Ⅰd)所示，所述二苯基醚如以下化合物Ⅱ(Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc)所示，所述苄基萘基醚如以下化合物Ⅲ(Ⅲa、Ⅲb、Ⅲc和Ⅲd)所示；

在上述式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，M为H、碱金属离子或碱土金属离子；

R、R²的通式为：-D-CH₃或-D-OCH₃，且D为饱和烷基链或不饱和的碳链，D的长度为含有0～15个碳；

R¹的通式为：-Q-CH₃或-Q-OCH₃，其中Q为饱和烷基链、或不饱和的碳链或含有杂环的饱和或不饱和的碳链，Q的长度为含有0～15个碳。

进一步地，R1的通式中，Q为饱和烷基链或含有杂环的饱和或不饱和的碳链。

进一步地，所述的磺酸基萘衍生物包括苯氨基萘磺酸盐、萘磺酸盐和萘基二磺酸盐中的至少一种。

所述苯氨基萘磺酸盐的通式如Ⅳ所示，其中R⁴为饱和或不饱和的烷基链，其长度为1～15个碳，M为H、碱金属离子或碱土金属离子；

所述对氨基萘磺酸盐的通式如Ⅴ所示，其中U为N或O或C，Z为H、是饱和烷基链或不饱和的烷基链，烷基链长度为1～15个碳；

所述萘基二磺酸盐的通式如Ⅶ所示，其中G₁为氢、羟基、甲氧基、饱和烷基链或不饱和的烷基链，若为饱和烷基链或不饱和的烷基链，则烷基链长度为1～18个碳；G₂为N或O或C，G₃为H、饱和烷基链或不饱和的烷基链，若为饱和烷基链或不饱和的烷基链，则烷基链长度为1～18个碳；

本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供了一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，本发明通过将萘基与磺酸盐的配合以及同时与芳基醚相互作用，能够大大降低油水界面张力、增加乳化能力，实现10^-3～10^-4级别的界面张力，效果极其显著。增效试剂能够明显增加上述两类化合物的作用效果，而且，柠檬酸脂肪酸甘油酯和含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐也能够在很大程度上进一步提升原油采集效果，缩短分离时间，增加采收量，能够将残存的油量更彻底的进行采收，因此，在有限的资源中，采集量更大，采集相同的油量，需要的地下井更少，节省时间和资金成本。

更重要的是，本发明通过特定含量的各种成分相互配合，使本申请具有效果显著的抗盐性、抗硬度以及抗高温的特性，能够适应于地层以下的环境，并能够专门针对地下的特殊环境进行作业，且在这些特殊的地理环境中，也具有极强的原油采集能力，使得受用更广泛。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通方法人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，所述组合物的成分以及各种成分的质量份数为：①柠檬酸脂肪酸甘油酯1份、芳基醚30份、磺酸基萘衍生物10份和增效试剂8份；②柠檬酸脂肪酸甘油酯5份、芳基醚15份、磺酸基萘衍生物20份、含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐2份和增效试剂3份；③柠檬酸脂肪酸甘油酯2.5份、芳基醚25份、磺酸基萘衍生物14份和增效试剂6份；④柠檬酸脂肪酸甘油酯3.5份、芳基醚20份、磺酸基萘衍生物17份、含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐5份和增效试剂5份；⑤柠檬酸脂肪酸甘油酯3份、芳基醚22份、磺酸基萘衍生物16份、含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐3份和增效试剂6份。

在以上表面活性剂组合物中，所述增效试剂包括瓜尔胶、氢化牛脂胺聚氧乙烯醚、牛脂胺聚氧乙烯醚、噻唑羧酸盐、聚天冬氨酸和木质素磺酸盐中的至少一种。可优选瓜尔胶、牛脂胺聚氧乙烯醚、木质素磺酸和噻唑羧酸盐中的至少两种。

所述噻唑羧酸盐的结构即为：其中M为H、碱金属离子或碱土金属离子，该化合物中的杂环、甲氧基苯以及羧酸盐能够与芳基醚、磺酸基萘衍生物、柠檬酸脂肪酸甘油酯等相互作用或螯合，实现明显增效作用。

在上述含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐中，所述甲氧基的数量为至少一个，且不饱和脂肪酸盐的一个末端含有甲氧基；可选择地，在所述不饱和脂肪酸盐中还含有氨基或亚氨基。因此，含有甲氧基的所述不饱和脂肪酸盐可为：CH₃O-(CH₂)a-CH＝CH-(CH₂)b-A(E)-(CH₂)c-COOX，其中，A为N或CH，E为H或烷基，X为H、碱金属离子或碱土金属离子；a、b、c均为1-10的整数。

所述的芳基醚包括苯基萘基醚、二苯基醚和苄基萘基醚中的至少一种或多种混合。

所述苯基萘基醚如以下化合物Ⅰ(Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc和Ⅰd)所示，所述二苯基醚如以下化合物Ⅱ(Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc)所示，所述苄基萘基醚如以下化合物Ⅲ(Ⅲa、Ⅲb、Ⅲc和Ⅲd)所示；

在上述式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，M均为H、碱金属离子或碱土金属离子，优选碱金属离子或碱土金属离子，如Na、K、Ca、Mg等。R、R²的通式为：-D-CH₃或-D-OCH₃，且D为饱和烷基链或不饱和的碳链，D的长度为含有0～10个碳。R¹的通式为：-Q-CH₃或-Q-OCH₃，其中Q为饱和烷基链、或不饱和的碳链或含有杂环的饱和或不饱和的碳链，优选为饱和烷基链或含有杂环的饱和或不饱和的碳链；Q的长度为含有0～10个碳。且上述结构中的磺酸盐的位置灵活，可根据购买的便利性和实惠性或合成便利性来考虑便可。在多次的单变量试验中发现，加入上述苯基萘基醚、二苯基醚和苄基萘基醚中的两种，其综合效果略高于一种，因此，可综合考量加入一种或两种。

所述的磺酸基萘衍生物包括苯氨基萘磺酸盐、萘磺酸盐和萘基二磺酸盐中的至少一种。

所述苯氨基萘磺酸盐的通式如Ⅳ所示，其中，R⁴为饱和烷基链或不饱和的碳链，其长度为1～15个碳，优选1-8个碳；但在单变量试验中，发现R⁴为5-7个碳时效果略优于1-4个碳，可根据实际情况选择碳的数量，如6-对甲苯胺基萘磺酸等。

所述萘磺酸盐的通式如Ⅴ所示，其中U为N(或NH)或O或CH2，优选N(或NH)或O；Z为H、是饱和烷基链或不饱和的碳链，若Z为饱和烷基链或不饱和的碳链，且长度为1～10个碳时，效果略高；具体实施时，根据需要和购买能力选择，如可选择对氨基萘磺酸盐等，若为对氨基萘磺酸盐，则优选所述组合物中同时存在噻唑羧酸盐和含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐，则最终的效果更好。

所述萘基二磺酸盐的通式如Ⅵ所示，其中G₁为H、OH、OCH₃、饱和烷基链或不饱和的碳链，若为饱和烷基链或不饱和的碳链，则烷基链长度为1～18个碳，优选1～10个碳；G₂为N(或NH)或O或CH₂，G₃为H、饱和烷基链或不饱和的碳链，若为饱和烷基链或不饱和的碳链，则烷基链长度为1～18个碳，优选1～10个碳；如1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸或二壬基萘磺酸等。

在上述Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ中，磺酸盐的位置可根据实际便利性而定，其对本发明的效果影响不大；M均为H、碱金属离子或碱土金属离子，优选碱金属离子或碱土金属离子，如Na、K、Ca、Mg等。

实施例2

一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物的制备方法：将实施例1中的各种成分按比例加入至水中，加热搅拌至完全溶解混合并呈乳化状态，温度一般不高于100摄氏度，水的加量一般为总重量的15～35％。

经过长期实际操作，本发明人发现将柠檬酸脂肪酸甘油酯等先加入少量有机溶剂中，将其他盐类加入至水中，然后将有机溶剂溶液与水溶液混合，效果更优。

实施例3

将本发明中的组合物分成实验组1～8，如表1所示，然后以目前常用的表面活性剂作为对比组，然后分别测试其在油水的界面张力以及油水分离时间方面的作用。

表1 各实施例的成分

在上述表格中，噻唑羧酸盐指的是M为Na+、K+等均可。

对比组：取市场上常用的成分：脂肪酸多元醇酯、苯醚磺酸盐和聚醚等。

方法：准备原油，然后将原油与水混合，置于160摄氏度的温度下，采用市场购买的界面张力仪测试油水界面张力，观察其油水分离时间等。结果如表2所示。

表2 实验组和对比组的试验结果

由表2可知，实验组7的油水界面张力能够达到10^-5级别，远远大于目前市场上的任何表面活性剂产品。实验组3和实验组4的界面张力明显高于实验组2和5，因此，芳基醚和磺酸基萘衍生物单独作用的效果明显低于同时作用。而实验组2～5和8的界面张力相对于实验组1明显升高两个数量级，实验组1和实验组6明显升高，因此，柠檬酸脂肪酸甘油酯、增效试剂以及含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐与芳基醚和磺酸基萘衍生物相配合能够大大的提高芳基醚和磺酸基萘衍生物的作用效果。且从整体试验结果以及本发明人在多年的众多试验中可明显获知：本发明中的各个成分均对最终的产品结果具有极其重要的作用，各种成分相互作用，缺一不可。

实验组7的效果高于实验组1和6，故本申请的产品存在优选方案，搭配合适，能够使效果有效提升。而且在油水分离时间中，实验组7也是最佳的，而实验组1和6次之。对比组无论是油水界面张力还是分离时间均远远低于实验组，尤其是实验组7。因此，本发明的产品在实验室的试验阶段高于市场中常用的某些产品。

实施例4

在采集地下原油的同一油田中，采用10口试验井，穿透地层，然后注入相同量的水，并分别再注入实施例3中实验组1～8以及对比组中的组合物成分，最后一口井中仅注入水。各口井的注入时间相同，并用相同方法简单提取所采集的油材，结果所采集的油量对比如下表3所示。

表3 原油采集量

组别	采集量L	组别	采集量L
				空白组	2	实验组4	3.7
对比组	3	实验组5	3.8
				实验组1	4.5	实验组6	4.7
实验组2	4	实验组7	5.3
				实验组3	3.5	实验组8	3.1

需要说明的是：表3中的数据仅为试验数据，以使各个实验组和对比组在完全相同的条件下进行对比，以说明产品效果。其在采集时间以及后处理上均与实际采油存在一定差异。

由上可知，若井中仅仅注入水，则其采集量仅有2L，若增加少量的对比组中的组合物，采集量提升50％左右。若添加本申请中的表面活性剂组合物则采集量大大增加，达到了5.3L，如实验组7。若减少某一种成分，其效果均不尽如人意。

在本发明中，所述的碳链均为开环的长链状碳链。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述组合物的成分以及各种成分的质量份数为：柠檬酸脂肪酸甘油酯1～5份、芳基醚15～30份、磺酸基萘衍生物10～20份和增效试剂3～8份。

2.根据权利要求1所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述增效试剂包括瓜尔胶、氢化牛脂胺聚氧乙烯醚、牛脂胺聚氧乙烯醚、聚天冬氨酸和木质素磺酸盐中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述增效试剂还包括噻唑羧酸盐，该噻唑羧酸盐的结构即为：其中M为H、碱金属离子或碱土金属离子。

4.根据权利要求3所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述增效试剂为瓜尔胶、牛脂胺聚氧乙烯醚、木质素磺酸和噻唑羧酸盐中的至少两种。

5.根据权利要求4所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述表面活性剂组合物还包括1～5份的含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐。

6.根据权利要求5所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：含有甲氧基的所述不饱和脂肪酸盐为：CH₃O-(CH₂)_a-CH＝CH-(CH₂)_b-A(E)-(CH₂)_c-COOX，其中，A为N或CH，E为H或烷基，X为H、碱金属离子或碱土金属离子；a、b、c均为1-15的整数。

7.根据权利要求5所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述表面活性剂组合物的成分以及各种成分的质量份数为：柠檬酸脂肪酸甘油酯2～4份、芳基醚20～25份、含有甲氧基的不饱和脂肪酸盐2～4份、磺酸基萘衍生物14～17份、和增效试剂5～6份。

8.根据权利要求7所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述芳基醚包括苯基萘基醚、二苯基醚和苄基萘基醚中的至少一种或多种混合，所述苯基萘基醚如以下化合物Ⅰ(Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc和Ⅰd)所示，所述二苯基醚如以下化合物Ⅱ(Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc)所示，所述苄基萘基醚如以下化合物Ⅲ(Ⅲa、Ⅲb、Ⅲc和Ⅲd)所示；

在上述式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，M为H、碱金属离子或碱土金属离子；

R、R²的通式为：-D-CH₃或-D-OCH₃，且D为饱和烷基链或不饱和的碳链，D的长度为含有0～15个碳；

R¹的通式为：-Q-CH₃或-Q-OCH₃，其中Q为饱和烷基链、或不饱和的碳链或含有杂环的饱和或不饱和的碳链，Q的长度为含有0～15个碳。

9.根据权利要求8所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：R¹的通式中，Q为饱和烷基链或含有杂环的饱和或不饱和的碳链。

10.根据权利要求9所述的用于释放地下油质材料的表面活性剂的组合物，其特征在于：所述的磺酸基萘衍生物包括苯氨基萘磺酸盐、萘磺酸盐和萘基二磺酸盐中的至少一种。

所述苯氨基萘磺酸盐的通式如Ⅳ所示，其中R4为饱和或不饱和的烷基链，其长度为1～15个碳，M为H、碱金属离子或碱土金属离子；

所述对氨基萘磺酸盐的通式如Ⅴ所示，其中U为N或O或C，Z为H、是饱和烷基链或不饱和的烷基链，烷基链长度为1～15个碳；

所述萘基二磺酸盐的通式如Ⅶ所示，其中G₁为氢、羟基、甲氧基、饱和烷基链或不饱和的烷基链，若为饱和烷基链或不饱和的烷基链，则烷基链长度为1～18个碳；G₂为N或O或C，G₃为H、饱和烷基链或不饱和的烷基链，若为饱和烷基链或不饱和的烷基链，则烷基链长度为1～18个碳；