CN109207134A - 高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低碱体系的高效驱油用表面活性剂体系，组合物包括阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、助剂；其中所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐或生物油脂磺酸盐中的任意一种；其中所述两性表面活性剂为十二烷基聚氧乙烯基氧化胺、十四烷基聚氧乙烯基氧化胺、十六烷基聚氧乙烯基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺中的任意一种；其中所述助剂包括醇助剂和酰胺类助溶剂中的一种或两种。

Description

高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高效驱油体系，尤其涉及一种低碱体系的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法。
背景技术
石油是一种廉价高效、不可再生的天然资源，其在能源、化工原料以及国防战略物资等方面发挥着不可替代的作用。石油的开采以及油田的开发过程可分为三个不同的阶段：一次采油、二次采油和三次采油。一次采油和二次采油都是利用物理方法进行的采油技术。其中一次采油是完全依靠底层的天然能量进行的自喷开发，一般平均采收小于15％。二次采油是指一次采油完成后，即地层能量释放以后采用外在补充能量的注水或注气的采油技术，其采收率大约为30％-40％。随着二次采油接近后期，油田采出液的含水率相应地逐渐增加，原油开采的经济效益大幅度衰减。二次采油后人们采用不同方法进一步提高原油采收率，其采用的新技术统称为三次采油技术，亦称强化采油技术。
三次采油技术主要包括热力驱(降低原油黏度)、混相驱、化学驱、以及微生物驱等。其中化学驱是指在注入水中添加化学药剂(目前多是表面活性剂驱、聚合物驱和碱水驱) 提高采收率的一种方法，目前其已成为提高原油采收率的一种非常重要的方法，大量的实验表明，采用化学驱油法对水驱残余油的采收率是非常有效的，特别是对我国大多数依赖注水开采的油田在提高采收率方面应用非常广泛，并具有很好的适应性。
表面活性剂驱是一类提高采收率效果好，适用范围广，具有发展潜力的化学驱油技术，目前在国内大部分油田获得了较为广泛的应用。国内外驱油配方中应用最为普遍的表面活性剂是阴离子磺酸盐类和羧酸盐类、其次是非离子型和两性离子型，应用最少的是阳离子型表面活性剂。阴离子表面活性剂在作为驱油组合使用时，需要与碱配伍使用，其中重烷基苯磺酸盐必须与强碱配伍，石油磺酸盐则可与弱碱配伍，虽然碱的存在的确对提供采收率发挥了一定的作用，如大庆所使用的重烷基苯强碱体系从目前应用来看，可提高采收率约20％左右，但是碱在体系中的使用会对注入过程及采出液的处理过程代理负面作用，例如会引起严重的结垢现象，给驱替液的注入及采出液的处理，造成了严重的影响。
由于碱的使用而出现的问题，已经得到了确认和重视，但目前的问题是无碱体系目前还没有大规模应用，而单独使用阴离子表面活性剂，要求其在无碱条件下满足驱油要求，还有一定的困难。我们企业技术人员通过多年的实践经验，发现使用阴离子表面活性剂为主剂而形成低碱体系是可行，即将碱的用量大幅度降低。本发明将提供一种低碱体系的高效驱油用表面活性剂组合体系。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提高一种低碱体系的高效驱油用表面活性剂体系。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，组合物包括阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、助剂；其中所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐或生物油脂磺酸盐中的任意一种；其中所述两性表面活性剂为十二烷基聚氧乙烯基氧化胺、十四烷基聚氧乙烯基氧化胺、十六烷基聚氧乙烯基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺中的任意一种；其中所述助剂包括醇助剂和酰胺类助溶剂中的一种或两种；其中阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、助剂的质量百分比分别为：
作为优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的聚氧乙烯醚链的聚合度为5、6、7、9中的任意一种。
作为优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中脂肪醇的碳数为12-16，平均碳数为14.2。
作为优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法为羟乙基磺酸钠法合成醇醚磺酸盐。
作为优选的，所述生物油脂磺酸盐的平均分子量在400-450之间。
作为优选的，所述生物油脂磺酸盐的性质为胶质。
作为优选的，所述有机醇为异丙醇、叔己醇、正丁醇中的任意一种。
作为优选的，所述酰胺类为甲酰胺、乙酰胺中的任意一种。
作为优选的，组合物的质量百分比为：
作为优选的，其制备方法包括：取阴离子表面活性剂和两性表面活性剂按配比混合后，搅拌15min，得到均一的混合液A，同时取助剂和余量的回注水或水按配比混合后，搅拌 15min，得到均一的混合液B，再将混合液A和混合液B进行混合，30-40℃恒温条件下超声振荡40min后于真空条件下静置2h，得到驱油用表面活性剂组合物。
本发明的优点在于：
1.通过脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠与两性表面活性剂的复配可在无碱条件下能使原油/ 水界面张力降到10-4Mn/m数量级以下，可满足三次采油对表面活性剂的要求。
2.生物油脂磺酸盐表面活性剂具有较宽的油田应用范围和极高的界面活性，在不加碱及其它助剂的情况下，就能使原油的界面张力降至10-4Mn/m数量级以下，可满足三次采油对表面活性剂的要求。
具体实施方式
下面将对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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
本次高效驱油用表面活性剂组合物质量百分比分别为：
本配方中，我们选用了脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠为阴离子表面活性剂，原因在于：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成收率一般会随着其聚氧乙烯醚链的聚合度的增大而变小，因此本配方中，我们选用的聚氧乙烯醚的聚合度为5、6、7、9，聚合度属于中等靠下，因此通过羟乙基磺酸钠法合成醇醚磺酸盐，其合成收率较高。通过脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠与两性表面活性剂的复配可在无碱条件下能使原油/水界面张力降到10-3Mn/m数量级以下，可满足三次采油对表面活性剂的要求。
本配方中助剂包括醇助剂和酰胺类助溶剂，且两者的质量比例为1:1。
本配方的制备方法为：
取阴离子表面活性剂和两性表面活性剂按配比混合后，搅拌15min，得到均一的混合液A，同时取助剂和余量的回注水按配比混合后，搅拌15min，得到均一的混合液B，再将混合液A和混合液B进行混合，30-40℃恒温条件下超声振荡40min后于真空条件下静置2h，得到驱油用表面活性剂组合物；其中本配方选用了两者助剂，则两种助剂分别同时加入回注水中，与回注水进行混合。
实施例2
本次高效驱油用表面活性剂组合物质量百分比分别为：
本配方的制备方法与实施例1相似。
实施例3
本次高效驱油用表面活性剂组合物质量百分比分别为：
本配方的制备方法与实施例1相似。
实施例4
本次高效驱油用表面活性剂组合物质量百分比分别为：
本配方中，我们选用了生物油脂磺酸盐为阴离子表面活性剂，其原因在于：表面活性剂的平均分子量及分布影响着其界面活性、耐盐性及吸附性质等应用性能，高平均分子量组分界面活性好，但水溶性差，吸附值也高；低平均分子量组分水溶性好，对高平均分子量组分在水相中具有增溶作用。通常认为平均分子量低于400的磺酸盐为水溶性，400-450的磺酸盐为油溶性和水溶性，高于450的磺酸盐为油溶性，本配方中选用的生物油脂磺酸盐平均分子量在400-450之间，属于油溶性和水溶性。生物油脂磺酸盐表面活性剂具有较宽的油田应用范围和极高的界面活性，在不加碱及其它助剂的情况下，就能使原油的界面张力降至10-3Mn/m数量级以下，可满足三次采油对表面活性剂的要求。
本配方的制备方法与实施例1相似。
实施例5
本次高效驱油用表面活性剂组合物质量百分比分别为：
本配方的制备方法与实施例1相似。
实施例6
本次高效驱油用表面活性剂组合物质量百分比分别为：
本配方的制备方法与实施例1相似。
实施例7
界面张力的测定
将实施例1-6得到的组合物用回注水稀释至0.3％(w)，采用旋转滴界面张力仪测定同一温度下组合物溶液与模拟油的油水界面张力。测定结果如下(单位为mN/m)：
组合物 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
结果 9.2*10<sup>-4</sup> 8.9*10<sup>-4</sup> 9.5*10<sup>-4</sup> 9.1*10<sup>-4</sup> 8.8*10<sup>-4</sup> 9.4*10<sup>-4</sup>
从结果可以看出，各个成分之间协同效应增强，达到了10-4mN/m数量级，且在本配方中助剂添加量的多少对界面张力没有明显的影响，因为助剂添加量多少，是我们经过多次反复试验得到的最优配比，盲目提高助剂添加量可能对界面张力影响不大，但是会对溶液其它的性能指标产生较大影响，因此，本配方建议添加3-4％质量比的助剂。
实施例8
动态界面张力的测定
采用全自动界面张力测试仪，按照GB6541-86《石油产品油对水界面张力测定法》(圆环法)标准要求，测量上述六种组合物体系随时间变化的界面张力。结果如下：
从结果中可以看出，随着时间的延长，6种组合物体系向油水界面扩散，界面张力降低，在1.5小时左右6种组合物体系在油水界面分散达到平衡，界面张力降低到10-4mN/m数量级。说明，本配方得到组合物体系所需较短时间即可实现界面分散平衡。
实施例9
溶液透光率试验
采用透光率/雾度测度仪对上述六种组合物体系，进行透光率试验，结果如下：
透光率(％) 试验现象
实施例1 45 溶液半透明，无沉淀
实施例2 39 溶液半透明，无沉淀
实施例3 47 溶液半透明，无沉淀
实施例4 47 溶液半透明，无沉淀
实施例5 37 溶液半透明，无沉淀
实施例6 44 溶液半透明，无沉淀
从结果可以看出，未加酰胺类助溶剂的两个配方，透光率略微降低，其它四组透光率基本保持不变，溶液中没有沉淀或者悬浮物出现，增溶效果好。是因为助剂选用了酰胺类助溶剂，提高了表面活性剂的增溶量，改善了高盐量下表面活性剂出现的“盐析”现象，减少了表面活性剂絮凝物或沉淀物的产生。
实施例10
耐盐性测试
将上述六种组合物体系分别加入3000、4000、5000、6000、7000、8000mg/L的氯化钠，检测其表面张力。实验结果如下：
上述六种组合物体系抗盐性能良好，在氯化钠浓度在3000-8000mg/L时，其界面张力均保持在10-3mN/m数量级。添加有机醇后，可形成更为稳定的油水带，提高了溶液的稳定性，影响溶液体系的相态和相性质。未添加有机醇的两组组合物体系也能表现出良好的抗盐性，是因为阴离子表面活性剂和两性表面活性剂，在助溶剂的作用下，产生了良好的协同作用，从而提高个各自的抗盐性，达到了良好抗盐性。
实施例11
驱油试验方法
试验岩芯为人造岩芯(8*3cm)，渗透率82-663*10-3μm2，试验用油为大庆油田的脱气脱水原油配制的模拟油(10mPa.s,30℃)，试验用水为氯化钙型模拟底层水，密度为1.15g/cm3。
步骤：
将岩芯抽空饱和底层水，测孔隙度；
将驱油装置升温至45℃，用与待测组合物矿化度一致的底层水驱岩芯，测岩芯水相渗透率；
进行油驱水，至连续无油出水产出，并恒温老化7小时；
水驱至无油产出，计算水驱采收率；
注入组合物溶液，后续水驱至无油产出；
计算本配方表面活性剂组合物驱提高采收率值和总采收率值。
从上述结果中可以看出，本配方组合物均可在水驱基础上提高采收率21％以上，且不同配比之间采收率变化不大，但仅添加醇助剂，不添加酰胺类助溶剂时，采收率提高值最低，因为组合物体系在助溶剂作用下，各成分相互之间协同作用更好，因此添加了酰胺类助溶剂，对采收率的提高有一定的帮助。
结果表明本配方组合物体系可在水驱基础上提高岩芯的采收率21％以上，具有高效驱油效果，应用前景良好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，组合物包括阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、助剂；其中所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐或生物油脂磺酸盐中的任意一种；其中所述两性表面活性剂为十二烷基聚氧乙烯基氧化胺、十四烷基聚氧乙烯基氧化胺、十六烷基聚氧乙烯基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺中的任意一种；其中所述助剂包括醇助剂和酰胺类助溶剂中的一种或两种；其中阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、助剂的质量百分比分别为：
2.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的聚氧乙烯醚链的聚合度为5、6、7、9中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中脂肪醇的碳数为12-16，平均碳数为14.2。
4.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法为羟乙基磺酸钠法合成醇醚磺酸盐。
5.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述生物油脂磺酸盐的平均分子量在400-450之间。
6.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述生物油脂磺酸盐的性质为胶质。
7.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述有机醇为异丙醇、叔己醇、正丁醇中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，所述酰胺类为甲酰胺、乙酰胺中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，组合物的质量百分比为：
10.根据权利要求1所述的高效驱油用表面活性剂组合物及其制备方法，其特征在于，其制备方法包括：取阴离子表面活性剂和两性表面活性剂按配比混合后，搅拌15min，得到均一的混合液A，同时取助剂和余量的回注水或水按配比混合后，搅拌15min，得到均一的混合液B，再将混合液A和混合液B进行混合，30-40℃恒温条件下超声振荡40min后于真空条件下静置2h，得到驱油用表面活性剂组合物。
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