CN110423600A - 一种针对超稠原油高效降粘的水基降粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种针对超稠原油高效降粘的水基降粘剂及其制备方法 Download PDF

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杜林辉
朱鑫
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王磊磊
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睢芬
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Abstract

本发明提供了一种水基降粘剂，按重量百分比计包括：甜菜碱型表面活性剂0.01％～0.1％，生物活性剂0.1％～0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。本发明还提供了水基降粘剂的制备方法，依次包括：将甜菜碱型表面活性剂、生物活性剂和聚醚型表面活性剂加入反应釜中混合均匀；向反应釜中加入水，室温条件下搅拌均匀。本发明还提供了水基降粘剂在超稠原油降粘中的用途。

Description

一种针对超稠原油高效降粘的水基降粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田开采领域，具体地，本发明涉及一种针对超稠原油高效降粘的水基降粘剂及其制备方法。
背景技术
随着塔河油田超稠油的大规模开发，掺稀油量不足与油田快速上产之间的矛盾日益突出，寻找一种高效的掺稀替代工艺迫在眉睫。水基降粘工艺即是通过降粘剂与水混合后注入油套环空，在原掺稀点与地层原油作用后经油管采出的一种掺稀替代工艺。由于塔河油田油藏具有原油粘度高、地层水矿化度高等特点，因此对水基降粘采油工艺提出了更高的要求，而此工艺中最核心的就是水基降粘剂的降粘效果。塔河油田油藏埋藏深，地层温度高，原油在地层条件下粘度低，满足流动要求，在举升过程中，随着温度的不断降低，原油粘度急剧增加，导致原油在井筒内流动困难，必须通过井筒降粘实现稠油开采。针对超稠油开发目前主要以掺稀降粘开采工艺为主，由于掺稀油量严重不足，直接影响到塔河油田整体开发，因此必须发展掺稀替代工艺技术，以满足稠油开采工艺技术要求，同时为提高油田动用储量及提高采收率做出贡献。
目前很多水溶性降粘剂在东部油田及克拉玛依等油田得到了应用，并部分推广；但这些药剂降粘现场使用范围在稠油粘度50000mPa·s以下，油田水矿化度50000mg/L以下，而面对塔河油田粘度500000-2000000mPa·s，处在矿化度约20～28万mg/L地层水环境中的超稠油，以往降粘剂往往功能失效；功能好的降粘剂浓度要加到好几万mg/L，甚至更多，并且与稠油乳化时间长，不具备经济效益；有的水基降粘剂跟集输系统脱水流程不匹配，影响联合站的油水混合液的破乳。目前国内水基降粘剂在塔河油田都没有得到规模应用。因此亟待研制出一种能够解决上述问题的超稠原油高效水基降粘剂。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种针对超稠原油高效降粘的水基降粘剂及其制备方法。
一方面，本发明提供了一种水基降粘剂，按重量百分比计包括：甜菜碱型表面活性剂0.01％～0.1％，生物活性剂0.1％～0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。
进一步，该水基降粘剂按重量百分比计包括：甜菜碱型表面活性剂0.1％，生物活性剂0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。
进一步，所述甜菜碱型表面活性剂是通式(I)的化合物：
RN+(CH3)2(CH2)mX- (I)
其中，R是选自C16～C22的直链烷基或烯基，m为1～5中的任一整数，X为磺酸基、羧酸基或硫酸基中的一种。
进一步，所述甜菜碱型表面活性剂是十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱和二十烷基磺基甜菜碱中的任意一种或多种。
进一步，所述生物活性剂是从植物中提取的酮类活性剂。
进一步，所述生物活性剂是薄荷酮和/或香芹酮。
进一步，所述聚醚型表面活性剂是三嵌段聚醚型表面活性剂。
进一步，所述聚醚型表面活性剂是PEG-PPG-PEG或PPG-PEG-PPG三嵌段聚醚型表面活性剂，分子量为1800～30000，EO∶PO的摩尔比为(0.45～10)∶1。
进一步，所述聚醚型表面活性剂的分子量为2400～13000，EO∶PO的摩尔比为(0.7～6.0)∶1。
进一步，所述水是地层水或模拟地层水。
进一步，所述水的矿化度是1000～280000mg/L。
另一方面，本发明提供了一种水基降粘剂的制备方法，依次包括：
将甜菜碱型表面活性剂、生物活性剂和聚醚型表面活性剂加入反应釜中混合均匀；
向反应釜中加入水，室温条件下搅拌均匀。
另一方面，本发明提供了一种水基降粘剂在超稠原油降粘中的用途。
进一步，所述超稠原油是粘度1000～1000000mPa·s、处在矿化度约1000～280000mg/L地层水环境中的超稠油。
相比于现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明的超稠原油高效降粘的水基降粘剂，在高矿化度地层水中溶解性好，与原油乳化速度快，能快速有效降低超稠油及稠油粘度，有利于油藏条件下形成水包油型乳状液和提高洗油效率。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
针对目前的降粘剂在对超稠油降粘时往往功能失效，与稠油乳化时间长，不具备经济效益，并且跟集输系统脱水流程不匹配，影响联合站的油水混合液的破乳等问题，本发明的发明人通过研究，对降粘剂的组分及其配比进行创造性的优化，从而提出了一种针对超稠原油高效降粘的水基降粘剂，该超稠原油高效降粘的水基降粘剂在高矿化度油田水中易溶解，与高矿化度油田水混配后在井筒里能够迅速与稠油作用，降粘效果好、反应速度快，与稠油作用分散性好，颗粒分散均匀且细小，不形成大的油滴，实现稠油举升过程中掺稀替代工艺，同时满足后续集中处理时破乳需求，以有利于采出液在联合站的破乳脱水，同时具有较好的推广性。
本发明的水基降粘剂，按重量百分比计，包括：甜菜碱型表面活性剂0.01％～0.1％，生物活性剂0.1％～0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。优选地，本发明的水基降粘剂，按重量百分比计，包括：甜菜碱型表面活性剂0.1％，生物活性剂0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。
在本发明的水基降粘剂中，甜菜碱型表面活性剂是通式(I)的化合物：
RN+(CH3)2(CH2)mX- (I)
其中，R是选自C16～C22的直链烷基或烯基，m为1～5中的任一整数，X为磺酸基、羧酸基或硫酸基中的一种。
优选地，甜菜碱型表面活性剂是十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱和二十烷基磺基甜菜碱中的任意一种或多种。
在本发明的水基降粘剂中，生物活性剂是酮类活性剂。优选地，生物活性剂是从植物中提取的酮类活性剂。更优选地，从植物中提取的酮类活性剂具体是薄荷酮和/或香芹酮。
在本发明的水基降粘剂中，聚醚型表面活性剂是三嵌段聚醚型表面活性剂。聚醚型表面活性剂是PEG-PPG-PEG(即，聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇)或PPG-PEG-PPG(即，聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇)三嵌段聚醚型表面活性剂，优选地，分子量为1800～30000，EO∶PO(即，环氧乙烷：环氧丙烷)的摩尔比为(0.45～10)∶1，更优选地，分子量为2400～13000，EO∶PO的摩尔比为(0.7～6.0)∶1。聚醚型表面活性剂例如是普朗克宁F-68。
在本发明的水基降粘剂中，水是地层水或模拟地层水，优选地，水是矿化度为1000～280000mg/L且优选200000～280000mg/L的地层水或模拟地层水。
本发明中采用的上述各物质都可以通过市场购买获得。
本发明的水基降粘剂采用上述特定组成和配比主要是基于如下发明构思：
在甜菜碱型表面活性剂作用下使油包水(W/O)型乳状液反相成为水包油(O/W)型乳状液而降粘，要求乳状液稳定；表面活性剂结构中引入非离子聚醚形成O/W型拟乳状液，流动时形成乳状液，静止时油水分离自然破乳；薄荷酮、香芹酮等生物活性剂能够加速甜菜碱表活剂反应速度，起到协同作用。
经过室内试验及矿场试验，已经证明，采用上述特定组成和配比的水基降粘剂既能降粘又不影响联合站的脱水。
本发明的水基降粘剂可以采用如下方法制备：先将上述比例的甜菜碱型表面活性剂、生物活性剂和聚醚型表面活性剂加入反应釜中混合均匀；然后，按比例向反应釜中加入水，室温条件下搅拌均匀。
本发明的水基降粘剂可用于超稠原油降粘，尤其是针对粘度1000～1000000mPa·s、处在矿化度约20～28万mg/L地层水环境中的超稠油。本发明的水基降粘剂矿化度约200000～280000mg/L地层水中溶解性好，与原油乳化速度快，能快速有效降低粘度1000～1000000mPa·s的超稠油的粘度，有利于油藏条件下形成水包油型乳状液和提高洗油效率。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
本实施例的水基降粘剂的质量组成是：二十烷基磺基甜菜碱(C20H41N+(CH3)2(CH2)4H8O3 -)0.1％，薄荷酮0.2％，聚醚类表面活性剂普兰尼克F-68(分子量为8400，EO：PO的摩尔比为4)0.1％和矿化度200000mg/L的地层水99.6％。
本实施例的水基降粘剂的制备方法是：将1g二十烷基磺基甜菜碱、2g薄荷酮和1g聚醚类表面活性剂普兰尼克F-68加入反应釜中混合均匀，然后向反应釜中加入99.6g矿化度200000mg/L的地层水，在室温条件下，搅拌，即得。
实施例2
本实施例的水基降粘剂的质量组成是：十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱(C16H41N+(CH3)2(CH2)4HSO3 -)0.01％，香芹酮0.2％，聚醚类表面活性剂普兰尼克F-68(分子量为8400，EO∶PO的摩尔比为4)0.1％和矿化度280000mg/L的地层水99.69％。
本实施例的水基降粘剂的制备方法是：将0.1g十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱、2g香芹酮和1g聚醚类表面活性剂普兰尼克F-68加入反应釜中混合均匀，然后向反应釜中加入99.69g矿化度280000mg/L的地层水，在室温条件下，搅拌，即得。
实施例3
本实施例的水基降粘剂的质量组成是：十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱(C18H41N+(CH3)2(CH2)4H8O3 -)0.05％，薄荷酮0.15％，聚醚类表面活性剂普兰尼克F-68(分子量为8400，EO∶PO的摩尔比为4)0.1％和矿化度200000mg/L的地层水99.7％。
本实施例的水基降粘剂的制备方法是：将0.5g十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、1.5g薄荷酮和1g聚醚类表面活性剂普兰尼克F-68加入反应釜中混合均匀，然后向反应釜中加入99.7g矿化度200000mg/L的地层水，在室温条件下，搅拌，即得。
应用实施例1
取10g实施例1的降粘剂加到990g地层水中，地层水矿化度200000mg/L，配成1％的降粘剂水溶液。
取60g上述降粘剂水溶液加入到40g塔河油田稠油中(50℃条件下原油粘度为522553mPa·s)，在70℃下搅拌混合30秒，混合均匀后，原油颗粒分散均匀且细小，粘度迅速下降，分散后的原油烧杯不挂壁，用Brookfield DV-II Pro粘度仪测定油水混合物的粘度为30mPa·s，计算得到降粘率为99.994％。
取50g上述降粘剂水溶液加入到50g塔河油田稠油中(50℃条件下原油粘度为522553mPa·s)，在70℃下人工搅拌混合1分钟，混合均匀后，颗粒分散均匀且细小，粘度迅速下降，分散后的原油在烧杯中不挂壁，用Brookfield DV-II Pro粘度仪测定原油乳状液的粘度为50.2mPa·s，计算得到降粘率为99.9903％。
取40g上述降粘剂水溶液加入到60g塔河油田稠油中(50℃条件下原油粘度为522553mPa·s)，在70℃下搅拌混合3分钟，混合均匀后，原油呈碎颗粒分散，粘度迅速下降，分散后的原油烧杯略微挂壁，用Brookfield DV-II Pro粘度仪测定油水混合物的粘度为200mPa·s，计算得到降粘率为99.96％。
取50g上述降粘剂加入到50g塔河油田稠油中(50℃条件下原油粘度为60000mPa·s)，在70℃下搅拌混合10秒，混合均匀后，原油颗粒分散均匀且细小，粘度迅速下降，分散后的原油烧杯不挂壁，用Brookfield DV-II Pro粘度仪测定油水混合物的粘度为20mPa·s，计算得到降粘率为99.9667％。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种水基降粘剂，其特征在于，按重量百分比计包括：甜菜碱型表面活性剂0.01％～0.1％，生物活性剂0.1％～0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。
2.根据权利要求1所述的水基降粘剂，其特征在于，按重量百分比计包括：甜菜碱型表面活性剂0.1％，生物活性剂0.2％，聚醚型表面活性剂0.1％和余量水。
3.根据权利要求1或2所述的水基降粘剂，其特征在于，所述甜菜碱型表面活性剂是通式(I)的化合物：
RN+(CH3)2(CH2)mX- (I)
其中，R是选自C16～C22的直链烷基或烯基，m为1～5中的任一整数，X为磺酸基、羧酸基或硫酸基中的一种。
4.根据权利要求3所述的水基降粘剂，其特征在于，所述甜菜碱型表面活性剂是十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱和二十烷基磺基甜菜碱中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的水基降粘剂，其特征在于，所述生物活性剂是从植物中提取的酮类活性剂。
6.根据权利要求5所述的水基降粘剂，其特征在于，所述生物活性剂是薄荷酮和/或香芹酮。
7.根据权利要求1或2所述的水基降粘剂，其特征在于，所述聚醚型表面活性剂是三嵌段聚醚型表面活性剂。
8.根据权利要求7所述的水基降粘剂，其特征在于，所述聚醚型表面活性剂是PEG-PPG-PEG或PPG-PEG-PPG三嵌段聚醚型表面活性剂，分子量为1800～30000，EO∶PO的摩尔比为(0.45～10)∶1。
9.根据权利要求8所述的水基降粘剂，其特征在于，分子量为2400～13000，EO∶PO的摩尔比为(0.7～6.0)∶1。
10.根据权利要求1或2所述的水基降粘剂，其特征在于，所述水是地层水或模拟地层水。
11.根据权利要求10所述的水基降粘剂，其特征在于，所述水的矿化度是1000～280000mg/L。
12.权利要求1～11任一项所述的水基降粘剂的制备方法，其特征在于，依次包括：
将甜菜碱型表面活性剂、生物活性剂和聚醚型表面活性剂加入反应釜中混合均匀；
向反应釜中加入水，室温条件下搅拌均匀。
13.权利要求1～11任一项所述的水基降粘剂在超稠原油降粘中的用途。
14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于，所述超稠原油是粘度1000～1000000mPa·s、处在矿化度约1000～280000mg/L地层水环境中的超稠油。
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