CN109575896B - 一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，解决目前常用的无机碱/表活剂复合驱油体系存在的会和地层中的高价盐离子反应生成沉淀的问题，同时通过调节有机碱与原油中的酸性物质反应生成的表活性剂结构，提高体系的乳化能力和降低油水界面张力的能力，进而达到进一步提高原油采收率的目的。本发明含有：聚醚有机碱0.5‑10%，两性离子表面活性剂10%‑30%，阴离子表面活性剂2.5%‑15%，其余为水。该聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系与原油界面张力低，达到10‑3mN/m，乳化性能好，可提高采收率15%以上。
Description
技术领域
本发明涉及油田三次采油用聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系。
背景技术
自上世纪90年代以来，我国各大油田进入了高含水阶段，地下原油处于不连续的分散状态，为提高采收率，三次采油技术越来越受到人们的重视。三次采油是在注入水中添加各种化学剂，以改善水的驱油和波及性能，从而提高原油采收率的方法。自表活剂驱油技术被提出以来，表活剂作为驱油剂来提高原油采收率的方法已得到广泛的研究和应用。
目前，在油田上应用较多的驱油剂主体是表面活性剂，基于通用化学驱理论及复杂的油藏条件和油田生产成本考虑，驱油剂一般要求油水界面张力达到超低（10-3mN/m）数量级，而单纯的使用表面活性剂一般只能降低油水界面张力值到10-1-10-2mN/m数量级，达不到超低界面张力的要求。为达到超低油水界面张力的要求，传统的方法是将碱与表面活性剂复配使用，加入的碱可以与原油中的酸性物质发生反应，生成一种表面活性剂，而生成的表面活性剂可以与加入的表面活性剂产生有利的协同作用，极大的降低油水界面张力；同时碱能与油酸反应使原油乳化，进而控制流体速度，使原油与药剂接触时间延长，间接地提高原油采出率，此方法经矿场实验证实可大幅提高采收率。但是传统的无机碱的加入会和地层中的高价盐离子反应生成沉淀，不但堵塞孔道，导致地层结构的破坏，而且会导致油水井管结垢严重，为进一步的开采带来极大困难。
聚醚有机碱分子机构中同时具有碱性基团和聚醚嵌段，采用聚醚有机碱不但可以避免与地层水中的高价盐离子反应生成沉淀的问题，而且可以在其与原油中的酸性物质反应生成的表活性剂结构中引入聚醚结构，聚醚结构的引入，一方面可以提高表面活性剂的耐盐性，另一方面可以调节生成表活性剂的HLB值，优化表活剂在油水界面上的定向排列，使其具有更好的乳化能力和降低油水界面张力的能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，解决目前常用的无机碱/表活剂复合驱油体系存在的会和地层中的高价盐离子反应生成沉淀的问题，同时通过调节有机碱与原油中的酸性物质反应生成的表活性剂结构，提高体系的乳化能力和降低油水界面张力的能力，进而达到进一步提高原油采收率的目的。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，其特征在于，所述复合驱油体系包含聚醚有机碱，两性离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，各组分的重量配比如下：聚醚有机碱0.5-10%，两性离子表面活性剂10%-30%，阴离子表面活性剂2.5%-15%，其余为水。
所述的聚醚有机碱为含有聚醚嵌段的二元有机胺，具体结构为：NH2(R1O)nR2NH2，其中R1为C2-C4的烷基基团，R2为C2-C3的烷基基团n：2-34。
所述两性离子表面活性剂为含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂，选自磺乙基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱、烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的一种或多种的组合，所述磺乙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2(CH)2SO3，式中n=7~17；所述磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2(CH)3SO3，式中n=7~17；所述羟基磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，式中n=7~17。所述烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3式中n=7~17。
所述阴离子表面活性剂为磺酸盐类阴离子表活剂，选自石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、木质素磺酸盐、α-烯烃磺酸盐的一种或多种的组合。
本发明的聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系应用于石油开采的三次采油过程。
本发明的聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系与原油界面张力低，达到10-3mN/m，乳化性能好，可提高采收率15%以上。
具体实施方式
实施例1
本发明由0.5Kg 聚醚有机胺D230（具体结构为：NH2(CH2CH(CH3)O)nCH2CH(CH3)NH2，其中n=2.5，）、 30 Kg磺乙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2(CH)2SO3，其中n=7）、2.5Kg十二烷基苯磺酸钠和67Kg水组成。
实施例2
本发明由10Kg 聚醚有机胺D2000（具体结构为：NH2(CH2CH(CH3)O)nCH2CH(CH3)NH2，其中n=33，）、 10 Kg磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2(CH)3SO3，其中n=17）、10Kg莫指数磺酸钠和70Kg水组成。
实施例3
本发明由5Kg 聚醚有机胺D400（具体结构为：NH2(CH2CH(CH3)O)nCH2CH(CH3)NH2，其中n=6.1，）、 20 Kg羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、15Kg石油磺酸钠和60Kg水组成。
实施例4
本发明由5Kg 聚醚有机胺D400（具体结构为：NH2(CH2CH(CH3)O)nCH2CH(CH3)NH2，其中n=6.1，）、 20 Kg烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、10Kg十六烷基磺酸钠和65Kg水组成。
实施例5
本发明由5Kg 聚醚有机胺EDR148（具体结构为：NH2(CH2CH2O)2CH2CH2NH2）、 20 Kg烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=17）、10Kgα-烯烃磺酸钠和65Kg水组成。
实施例6-10
采用TX500C旋转滴界面张力仪将实施例1-5配制的聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系进行界面张力测试，测试温度为83℃，模拟盐水矿化度为30000ppm，Ca2+浓度为1000ppm，油样为现场原油，聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系浓度为0.15%。聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系在模拟盐水中均未出现沉淀，界面张力测试结果见表1所示。
实施例11-15
将实施例1-5配制的聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系进行乳化试验，油样为现场原油，模拟盐水矿化度为30000ppm，Ca2+浓度为1000ppm，聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系浓度为0.15%，测试温度为83℃，油水体积比为3:7。油水在分液漏斗中分别上下摇动20次，静止30min进行观察描述，结果见表2所示。
实施例16-20
将实施例1-5配制的聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，在长度为30cm，直径2.5cm的岩心上进行模拟驱油试验。先用矿化度为30000ppm，Ca2+浓度为1000ppm的模拟盐水驱至含水98%，在注入0.5PV的聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，然后水驱至含水100%，计算提高采收率，结果见表3所示。
对比例1
同实施例1，不同之处以乙醇胺替代聚醚有机胺D230。
对比例2
同实施例2，不同之处以乙醇胺替代聚醚有机胺D2000。
对比例3
同实施例3，不同之处以乙二胺替代聚醚有机胺D400。
对比例4
同实施例4，不同之处去除聚醚有机胺EDR148。
表1 不同聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系界面张力测试试验结果
| 复合驱油体系 | 界面张力，mN/m |
| 实施例6 | 0.0012 |
| 实施例7 | 0.0043 |
| 实施例8 | 0.0008 |
| 实施例9 | 0.0006 |
| 实施例10 | 0.0015 |
| 对比例1 | 0.0086 |
| 对比例2 | 0.0052 |
| 对比例3 | 0.013 |
| 对比例4 | 0.065 |
表2不同聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系乳化性能试验结果
| 复合驱油体系 | 乳化性能 |
| 实施例11 | +++ |
| 实施例12 | +++ |
| 实施例13 | ++++ |
| 实施例14 | ++++ |
| 实施例15 | +++ |
| 对比例1 | +++ |
| 对比例2 | +++ |
| 对比例3 | ++ |
| 对比例4 | + |
+表示能够乳化，油水界面清晰；++表示乳化效果较好，油水界面模糊；+++表示乳化效果好，基本无油水界面；++++表示油水完全混溶。
表3不同聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系驱油试验结果
| 复合驱油体系 | 提高采收率，% |
| 实施例16 | 19.3 |
| 实施例17 | 16.8 |
| 实施例18 | 23.5 |
| 实施例19 | 22.9 |
| 实施例20 | 18.4 |
| 对比例1 | 10.5 |
| 对比例2 | 11.6 |
| 对比例3 | 8.4 |
| 对比例4 | 6.7 |
Claims (5)
1.一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，其特征在于，所述复合驱油体系包含聚醚有机碱，两性离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，各组分的重量配比如下：
聚醚有机碱 0.5-10%
两性离子表面活性剂 10%-30%
阴离子表面活性剂 2.5%-15%
其余为水；
所述的聚醚有机碱为含有聚醚嵌段的二元有机胺，具体结构为：NH2(R1O)nR2NH2，其中R1为C2-C4的亚烷基基团，R2为C2-C3的亚烷基基团，n：2-34；
所述两性离子表面活性剂为含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂，选自磺乙基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱、烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的一种或多种的组合；
所述阴离子表面活性剂为磺酸盐类阴离子表活剂，选自石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、木质素磺酸盐、α-烯烃磺酸盐的一种或多种的组合。
2.如权利要求1所述的一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，其特征在于：所述磺乙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2(CH)2SO3，式中n=7~17。
3.如权利要求1所述的一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，其特征在于：所述磺基甜菜碱羟基磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，式中n=7~17。
4.如权利要求1所述的一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，其特征在于：所述烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3式中n=7~17。
5.如权利要求1所述的一种聚醚有机碱/表活剂复合驱油体系，其特征是应用于石油开采的三次采油过程。
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