CN108485632A - 一种无碱二元驱油体系及其应用 - Google Patents

一种无碱二元驱油体系及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无碱二元驱油体系及其应用，包括以下组分和含量，以驱油体系总质量为基准，每升无碱二元驱油体系中含有，生物基表面活性剂：0.5～3.0g，聚合物0.5～2.0g。所述二元驱油体系在油田开发提高原油采收率方面的应用。与现有技术相比，本发明表面活性剂的用量低，驱油体系成本低、适应范围宽，有利于油田应用。

Description

一种无碱二元驱油体系及其应用
技术领域
本发明涉及一种驱油体系，尤其涉及在三次采油中应用的聚合物/表面活性剂二元复合驱体系及其应用。
背景技术
石油是一种重要的不可再生能源，目前世界范围内约有三分之二的石油尚未被开采。室内试验及矿产试验表明，碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱可以大幅度提高采收率，是目前三次采油所用的较成熟的技术。但是碱的存在会造成生产井结垢、设备腐蚀、油层伤害等问题，造成采油成本大幅度上升，严重者甚至造成油井停产或报废，而表面活性剂/聚合物二元复合驱可以避免碱造成的危害。表面活性剂/聚合物二元复合驱提高原油采收率要求其能够在无碱条件下将油水界面张力值降低到超低。目前众多室内驱油实验和矿场试验是通过增加表面活性剂的用量来达到超低界面张力。但是成本昂贵表面活性剂，限制了表面活性剂/聚合物驱的推广。因此需要开发在无碱条件下低浓度表面活性剂即可实现超低界面张力的新型的驱油配方。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无碱、降低油水界面张力达到10-3mN/m且适应性强的无碱二元驱油体系及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种无碱二元驱油体系，其特征在于，包括以下组分和含量，以驱油体系总质量为基准，每升无碱二元驱油体系中含有，生物基表面活性剂：0.5～3.0g，聚合物0.5～2.0g。
进一步地，所述的无碱二元驱油体系中还含有总质量99.9～99.5％的水。
所述的生物基表面活性剂为苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐。
进一步地，所述的苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐通过以下方法制得：
a.向反应釜中加入油酸，苯，氯化铝，在65℃，转速500rpm下反应5h；
b.向上述反应体系加入2倍摩尔脂肪酸的盐酸和5倍体积的水，搅拌混合至水相澄清，除掉水相，继续水洗直至水相呈中性，除掉水相，所得有机相旋转蒸发，得干燥物A；
c.向干燥物A中加入二氯甲烷，加入SOCl2，45℃下反应1h；旋转蒸发，得到干燥物B；
d.干燥物B中加入丙酮、N,N-二甲基-1,3丙二胺，35℃下反应3h，旋转蒸发，得干燥物C；
e.干燥物C中加入氯乙酸钠，和甲醇水，75℃下搅拌反应12h，反应过程中通过滴加碳酸钠溶液控制反应液pH为8～10。反应后旋转蒸发、干燥得到苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐。
步骤(a)所述的油酸与氯化铝的质量比为2～3:1，油酸与苯的质量体积比为1g：(5～6)ml；
步骤(c)中二氯甲烷的加入量、步骤(d)中丙酮、N,N-二甲基-1,3丙二胺的加入量，步骤(e)中甲醇水的加入量与步骤(a)中苯的加入量的体积比为1：1：0.1～0.2：1：1～2；其中步骤(e)中甲醇水是由体积比1:1的甲醇和水混合而成；
步骤(a)中油酸与步骤(c)中SOCl2、步骤(e)中氯乙酸钠的加入量质量比为1～2：1：2。
进一步地，所述的聚合物为市售产品，具体为部分水解聚丙烯酰胺或疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺。
进一步地，所述的部分水解聚丙烯酰胺的粘均分子量为1000～1700万。
进一步地，所述的部分水解聚丙烯酰胺水解度20％-28％。
进一步地，疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺采用专利CN201511018165.2报道的方法进行制备，粘均分子量50-500万。
进一步地，疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺为文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ETAL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道产品，粘均分子量50-500万。
上述生物基表面活性剂/聚合物组成的无碱二元驱油体系在油田开发提高原油采收率方面的应用。
与现有技术相比，本发明驱油体系可以在无碱条件下使油水界面张力降低到10- 3mN/m超低值。由于本体系无碱，因此可以避免碱造成的生产井结垢、管道腐蚀等问题。本发明表面活性剂的用量低，驱油体系成本低、适应范围宽，有利于油田应用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下
生物基表面活性剂：0.5～3.0g/L；生物基表面活性剂为苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐，通过以下方法制得：
a向反应釜中加入51.2g油酸、300mL苯、24.2g氯化铝，在65℃下反应5h。
b再向上述反应体系中加入35.8mL浓盐酸及适量水，搅拌至水相澄清，除掉水相，继续水洗直至水相呈中性，除掉水相，所得有机相旋转蒸发，得干燥物A。
c干燥物A中加入300mL二氯甲烷、43g的SOCl2，45℃下反应1h；旋转蒸发，得到干燥物B。
d干燥物B中加入300mL丙酮、50mL N,N-二甲基-1,3丙二胺，35℃下反应3h，旋转蒸发，得干燥物C。
e干燥物C中加入86.0g氯乙酸钠、800mL甲醇水(v/v,1:1)，75℃下反应12h，反应过程中通过滴加碳酸钠溶液控制反应液pH为8～10。反应后旋转蒸发、干燥得到苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐。
疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(专利CN201511018165.2报道中的方法进行制备)：0.5g/L
二元体系溶液配制温度：25℃
测试温度：45℃
油：大庆杏五中油
实验仪器：TX500C型旋转滴界面张力仪，DV-III型布氏粘度计
由浓度为0.5g/L、3.0g/L的生物基表面活性剂和浓度为0.5g/L疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(专利CN201511018165.2报道)构成的二元驱油体系与原油间的界面张力达到超低，分别为8.9×10-3mN/m和3.0×10-3mN/m。
实施例2
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下
生物基表面活性剂：0.5g/L～3.0g/L，为苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐，通过以下方法制备：
a向反应釜中加入51.2g油酸、300mL苯、24.2g氯化铝，在65℃下反应5h。
b再向上述反应体系中加入35.8mL浓盐酸及适量水，搅拌至水相澄清，除掉水相，继续水洗直至水相呈中性，除掉水相，所得有机相旋转蒸发，得干燥物A。
c干燥物A中加入300mL二氯甲烷、43g的SOCl2，45℃下反应1h；旋转蒸发，得到干燥物B。
d干燥物B中加入300mL丙酮、50mL N,N-二甲基-1,3丙二胺，35℃下反应3h，旋转蒸发，得干燥物C。
e干燥物C中加入86.0g氯乙酸钠、800mL甲醇水(v/v,1:1)，75℃下反应12h，反应过程中通过滴加碳酸钠溶液控制反应液pH为8～10。反应后旋转蒸发、干燥得到苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐。
疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ETAL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道)：1.5g/L
NaCl：0～1.5％
测试条件同实例1。
0.5g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系在添加NaCl浓度低于0-12.5g/L时，能实现超低界面张力(8.9×10-4～8.7×10-3mN/m)；3.0g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系在添加NaCl浓度0～10g/L时，能实现超低界面张力(3.3×10-3～9.0×10-3mN/m)。
实施例3
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下：
生物基表面活性剂：0.5g/L～3.0g/L，为苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐；
疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ETAL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道)：2.0g/L
CaCl2：0～0.22％
测试条件同实例1。
对于0.5g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺和3.0g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系均在添加Ca2+浓度0-200mg/L时，实现超低界面张力(3.3×10-3mN/m～9.3×10-3mN/m)。
实施例4
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下
生物基表面活性剂：0.5g/L～3.0g/L
疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ETAL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道)：1.5g/L
测试温度：50℃-90℃
其他测试条件同实例1。
0.5g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系可以在45-70℃条件下达到超低界面张力(4.7×10-3mN/m～8.1×10-3mN/m)。3.0g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系可以在45-80℃条件下达到超低界面张力(2.4×10-3mN/m～9.9×10-3mN/m)。
实施例5
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下
生物基表面活性剂：0.5g/L～3.0g/L
疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ETAL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道)：1.0g/L
测试条件同实例1。
按油砂质量：二元驱体系质量＝1:9加入大庆油砂，恒温震荡吸附24h，离心，取上层清液测定其与大庆原油间的界面张力，如果能达到超低界面张力，用滤出的上层清液，再次按油砂质量：二元驱体系质量＝1:9加入大庆油砂，恒温震荡吸附24h，离心测定上层清液界面张力，反复实验，直到体系上层清液界面张力达不到超低界面张力或溶液用尽为止，确定体系抗吸附性能。
0.5g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系可以用油砂吸附两次后达到超低界面张力(8.9×10-3mN/m)，3.0g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系可以用油砂吸附三次后仍然可以达到超低界面张力(7.0×10-3mN/m)。
实施例6
一种无碱二元驱油体系，生物基表面活性剂：0.5g/L～3.0g/L
疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ETAL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道)：1.5g/L
测试条件同实例1。
将二元驱体系放置于45℃恒温条件下，进行0天、2天、4天、7天、10天、15天、30天、60天、100天的粘度与界面张力检测，在45℃条件下检测体系界面张力和黏度的变化情况。(体系分别倒入9个25mL比色管中，各装入20mL溶液密封放置恒温箱中，每到一个检测周期，取出一管样品进行检测)。
两个体系在45℃的条件下老化60天后，仍可以实现平衡超低界面张力(9.2×10- 3mN/m)，0.5g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系在30天时粘度保留率为72％，3.0g/L生物基表面活性剂/疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺体系在30天时粘度保留率为25％。
实施例7
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下
生物基表面活性剂：0.5～3.0g/L
部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ET AL.JOURNAL OF APPLIEDPOLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道)：1.5g/L
二元体系溶液配制温度：25℃
测试温度：45℃
油：大庆杏五中油
实验仪器：TX500C型旋转滴界面张力仪，DV-III型布氏粘度计
由浓度为0.5g/L、3.0g/L的生物基表面活性剂和浓度为1.5g/L部分水解聚丙烯酰胺构成的二元驱油体系与原油间的界面张力达到超低，分别为6.2×10-3mN/m和1.7×10- 3mN/m。
实施例8
一种无碱二元驱油体系，主要成分和含量按质量百分比如下
生物基表面活性剂：0.5g/L～3.0g/L
部分水解聚丙烯酰胺(中国石油天然气股份有限公司大庆炼化分公司，分子量1000万，水解度20％)：0.5g/L
NaCl：0～1.5％
测试条件同实例1。
0.5g/L生物基表面活性剂/部分水解聚丙烯酰胺体系在添加NaCl浓度低于0-12.5g/L时，能实现超低界面张力(7.3×10-4～6.8×10-3mN/m)；3.0g/L生物基表面活性剂/部分水解聚丙烯酰胺体系在添加NaCl浓度0-10g/L时，能实现超低界面张力(4.2×10-3～8.7×10-3mN/m)。
实施例9
采用人造非均质岩心，水相渗透率为0.546μm2，驱替水为经灭菌处理的某油田注入水，驱替速度为5m/d。岩心饱和水，原油驱替至束缚水饱和度，注入水驱替至残余油饱和度，然后注入0.35PV(PV，试验岩心的孔隙体积)苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸钠(0.5g/L)和2.0g/L聚丙烯酰胺(分子量1700万，水解度28％，中国石油天然气股份有限公司大庆炼化分公司)构成的二元体系，然后回复水驱至含水98％结束实验，二元体系驱提高原油采收率23.1％(原油采收率指采出原油量与岩心中原始饱和原油量的百分比，提高原油采收率值为在相同评价条件下，二元体系驱原油采收率值与完全水驱原油采收率值之差)。
实施例10
采用人造非均质岩心，水相渗透率为0.358μm2，驱替水为经灭菌处理的某油田注入水，驱替速度为5m/d。岩心饱和水，原油驱替至束缚水饱和度，注入水驱替至残余油饱和度，然后注入0.35PV(PV，试验岩心的孔隙体积)苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸钠(3.0g/L)和1.5g/L疏水缔合(疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺(文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ET AL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道))构成的二元体系，然后回复水驱至含水98％结束实验，二元体系驱提高原油采收率21.8％。

Claims (10)

1.一种无碱二元驱油体系，其特征在于，包括以下组分和含量，以驱油体系总质量为基准，每升无碱二元驱油体系中含有，生物基表面活性剂：0.5～3.0g，聚合物0.5～2.0g。
2.根据权利要求1所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，所述的无碱二元驱油体系中还含有总质量99.9～99.5％的水。
3.根据权利要求1所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，所述的生物基表面活性剂为苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐。
4.根据权利要求3所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，所述的苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐通过以下方法制得：
a.向反应釜中加入油酸，苯，氯化铝，在65℃，转速500rpm下反应5h；
b.向上述反应体系加入2倍摩尔脂肪酸的盐酸和5倍体积的水，搅拌混合至水相澄清，除掉水相，继续水洗直至水相呈中性，除掉水相，所得有机相旋转蒸发，得干燥物A；
c.向干燥物A中加入二氯甲烷，加入SOCl2，45℃下反应1h；旋转蒸发，得到干燥物B；
d.干燥物B中加入丙酮、N,N-二甲基-1,3丙二胺，35℃下反应3h，旋转蒸发，得干燥物C；
e.干燥物C中加入氯乙酸钠，和甲醇水，75℃下搅拌反应12h，反应过程中通过滴加碳酸钠溶液控制反应液pH为8～10。反应后旋转蒸发、干燥得到苯基十八酸酰胺丙基二甲基胺基乙酸盐。
5.根据权利要求4所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，步骤(a)所述的油酸与氯化铝的质量比为2～3:1，油酸与苯的质量体积比为1g：(5～6)ml；
步骤(c)中二氯甲烷的加入量、步骤(d)中丙酮、N,N-二甲基-1,3丙二胺的加入量，步骤(e)中甲醇水的加入量与步骤(a)中苯的加入量的体积比为1：1：0.1～0.2：1：1～2；其中步骤(e)中甲醇水是由体积比1:1的甲醇和水混合而成；
步骤(a)中油酸与步骤(c)中SOCl2、步骤(e)中氯乙酸钠的加入量质量比为1～2：1：2。
6.根据权利要求1所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，所述的聚合物为部分水解聚丙烯酰胺或疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求6所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，所述的部分水解聚丙烯酰胺的粘均分子量为1000～1700万，所述的部分水解聚丙烯酰胺水解度20％-28％。
8.根据权利要求6所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺采用专利CN201511018165.2报道的方法进行制备，粘均分子量50-500万。
9.根据权利要求6所述的无碱二元驱油体系，其特征在于，疏水基团改性部分水解聚丙烯酰胺为文献：GUO Y,LIANG Y,YANG X,ET AL.JOURNAL OF APPLIED POLYMERSCIENCE,2014,131(16):1107-1117中报道产品，粘均分子量50-500万。
10.一种如权利要求1所述的无碱二元驱油体系的应用，其特征在于，所述二元驱油体系在油田开发提高原油采收率方面的应用。
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