CN110467910A - 驱油剂组合物及其制备方法和稠油降粘吞吐开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油化工技术领域，公开了一种驱油剂组合物及其制备方法和稠油降粘吞吐开采方法，所述驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，其中，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30‑100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6‑20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。采用本发明提供的所述驱油剂组合物，一方面对稠油具有较好的降粘及乳化作用，可大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，另一方面还可以起到较好的调剖堵水效果，有效提高驱油效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，更具体地，本发明涉及一种驱油剂组合物及其制备方法和稠油降粘吞吐开采方法。
背景技术
近年来，石油需求不断攀升，以往认为没有开采价值的边际重油和沥青储层，成为具有经济价值的有效资源。稠油中含有较多胶质和沥青质，粘度大，流动性差，开采难度大，采收率较低。
聚合物驱是一种常用的稠油开采技术，该技术通过聚合物溶解在水中提高水相粘度、降低渗透率，从而降低流度比，增加水驱波及系数。表面活性剂常常与聚合物复配使用，利用表面活性剂的降低油水界面张力作用，进一步提高水驱效率。
然而，聚合物或聚合物/表面活性剂水溶液对于一些粘度较高的稠油驱替效果仍然较差，这主要有两方面原因：首先，聚合物对水相的增粘效果有限，如果岩石缝隙中的剩余油粘度较高，油水流度比虽有所下降，但仍然较高，无法显著提高波及效率；其次，表面活性剂虽然可以降低油水界面张力、增加毛细管数，使原油更易于流动，但对于粘滞力较强的稠油，界面张力的降低程度并不能产生足够的动力使剩余油从岩石孔隙中驱出。
目前，现有技术公开了多种聚合物/表面活性剂驱油体系，例如：
CN101910356A公开了一种强化采油的方法，该方法采用烷基芳基磺酸盐和聚合物组成驱油体系，并加入乙二醇丁醚为共溶剂，将该体系注入油藏可以有效驱出剩余油。
CN102757775A公开了一种包含甜菜碱型表面活性剂的驱油组合物，该驱油组合物由复合表面活性剂和聚合物组成，其中，所述复合表面活性剂为甜菜碱表面活性剂与非离子表面活性剂的组合，当甜菜碱型表活剂与聚合物复配使用时，具有较高的驱油效率，对大庆原油可达到最高约70％的总采收率。
CN103965852A公开了一种含有聚合物和阴阳体系表面活性剂的复合驱油剂体系。其驱油温度为60-90℃，地层水矿化度为5000-15000mg/L，该驱油剂体系对江苏油田原油可提高采收率10个百分点以上。
CN104797679A公开了一种三次采油的方法，该方法使用的驱油体系由水溶性聚丙烯酰胺聚合物、疏水性有机液体、稳定油包水乳液的表面活性剂和稳定分散体系的表面活性剂组成，该体系适合于海上油田驱油。
CN105368430A公开了一种驱油剂及强化采油的方法，所述驱油剂含有表面活性剂、聚合物和碱性物质，所述表面活性剂含有特定结构的非离子表面活性剂和特定结构的阴离子表面活性剂，该驱油剂对河南油田脱水原油提高采收率增加幅度可达20多个百分点。
现有技术的所述驱油体系仅仅适用于常规原油油藏，对重质组分较多、粘度较高的稠油油藏驱油效果较差。而我国胜利、河南、中原、塔河等油田存在大量的稠油，地层粘度达到500mPa·s以上，采用现有驱油体系难以达到较高的驱油效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的驱油体系驱油效率低的问题，提供一种具有较高驱油效率的驱油剂组合物及其制备方法和稠油降粘吞吐开采方法，将本发明所述驱油剂组合物应用于稠油降粘以及稠油油藏开采中能够有效提高开采效率。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种驱油剂组合物，所述驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，其中，所述驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，其中，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。
本发明第二方面提供一种驱油剂组合物的制备方法，其中，该方法包括将本发明所述的驱油剂组合物中的表面活性剂、润湿剂溶解于水中；其中，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。
本发明第三方面提供一种稠油降粘吞吐开采方法，该方法包括：将驱油剂组合物与水混合，配制成驱替液，将所述驱替液加热并注入地层并封井，其中，所述驱油剂组合物为本发明所述的驱油剂组合物。
本发明提供的驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，其中，将氧乙烯聚合数为30-100的长亲水链的烷基酚聚醚与氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链的烷醇聚醚及其盐中的至少一种复配作为表面活性剂使用，使稠油乳化后形成不同粒径分布的乳化油滴分散在水中，能够在孔隙中起到良好的堵调作用。同时，在表面活性剂和润湿剂，特别是与本发明优选的润湿剂组成成分的共同作用下，可有效降低稠油粘度，并形成一种稳定的水包油分散体系。在稠油油藏开采过程中，使得在岩石孔隙中的粘滞力大幅下降。因此，采用本发明提供的所述驱油剂组合物，一方面对稠油具有较好的降粘及乳化作用，可大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，另一方面还可以起到较好的调剖堵水效果，有效提高驱油效率。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
根据本发明，驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，其中，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。
本发明提供的驱油剂组合物中含有表面活性剂，所述表面活性剂为两种表面活性剂复配使用，一种是氧乙烯聚合数为30-100的长亲水链的烷基酚聚醚，另一种是氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐、磺酸盐中的至少一种。其中，上述磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸酯盐以及磺酸酯盐中的阳离子可以各自独立地为Na+、K+中的至少一种一价金属阳离子或NH4 +。
其中，所述氧乙烯聚合数为30-100的长亲水链的烷基酚聚醚的分子式为R1(C6H4)O(CH2CH2O)xH，其中，氧乙烯聚合数x为30-100，R1优选为C数为6-12的烷基。
例如，所述氧乙烯聚合数为30-100的长亲水链的烷基酚聚醚包括但不限于：C8H17C6H4O(CH2CH2O)30H、C8H17C6H4O(CH2CH2O)50H、C8H17C6H4O(CH2CH2O)100H、C12H25C6H4O(CH2CH2O)30H、C12H25C6H4O(CH2CH2O)50H、C12H25C6H4O(CH2CH2O)100H、C6H13C6H4O(CH2CH2O)30H、C6H13C6H4O(CH2CH2O)50H、C6H13C6H4O(CH2CH2O)100H中的一种或多种。
其中，所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚的分子式为R2O(CH2CH2O)yH，其中，氧乙烯聚合数y为6-20，R2优选为C数为6-12的烷基。所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚的磷酸酯盐的分子式为R2(OCH2CH2)yPO3M、所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚的硫酸酯盐的分子式为R2(OCH2CH2)yOSO3M、所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚的羧酸酯盐的分子式为R2(OCH2CH2)yCH2COOM，所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚的磺酸酯盐的分子式为R2(OCH2CH2)ySO3M，其中，M可以各自独立地为Na+、K+中的至少一种一价金属阳离子或NH4 +。
例如，所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚氧乙烯醚及其盐包括但不限于：C12H25O(CH2CH2O)6H、C12H25(OCH2CH2)10OSO3M、C8H17(OCH2CH2)20PO3M、C14H29O(CH2CH2O)20H、C16H33O(CH2CH2O)20H、C16H33(OCH2CH2)20CH2COOM、C8H17(OCH2CH2)6SO3M、C18H37O(CH2CH2O)20H、C18H37O(CH2CH2O)10H中的一种或多种。
本发明旨在将氧乙烯聚合数为30-100的长亲水链的烷基酚聚醚与氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链的烷醇聚醚及其盐中的至少一种配合使用，使稠油乳化后形成不同粒径分布的乳化油滴，从而起到较好的调堵作用，提高稠油的采收率。采用本发明所述驱油剂，不仅对稠油具有较好的降粘及乳化作用，可大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，并起到较好的调剖堵水效果，可有效提高驱油效率。
根据本发明，尽管只要采用本发明上述两种表面活性剂复配使用即可以实现本发明的发明目的，但是，优选情况下，为了更好地实现本发明的发明目的，以所述表面活性剂的总重量为基准，所述氧乙烯聚合数为30-100的长亲水链烷基酚聚氧乙烯醚的含量为5-30％；所述氧乙烯聚合数为6-20的短亲水链烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐的总含量为70-95％。
根据本发明，所述润湿剂的加入可以引起原油体系润湿性的变化，为原油提供良好的流动通道，并可以增加胶质沥青质在水中的溶解度，破坏油水刚性膜。所述润湿剂可以为本领域常规的润湿剂，进一步优选情况下，为了更好地实现本发明的发明目的，所述润湿剂结构式如下式所示，其中，m为0-10的任一整数；n为10-100的任一整数；
采用本发明上述优选的润湿剂，并与本发明所述的两种表面活性剂组合使用，对于所述高胶质、高沥青质含量的稠油的乳化降粘效果更佳。
根据本发明，尽管所述驱油剂组合物只要含有润湿剂以及本发明所述的表面活性剂即可以实现本发明的发明目的，但是，优选情况下，为了进一步提高稠油驱油效率，以所述驱油剂组合物的总重量为基准，表面活性剂的含量为20-60％，润湿剂的含量为0.2-2％，其余部分为水；水的含量只要保证各组分的充分溶解和分散即可。
本发明所述的驱油剂组合物不仅能够对普通稠油进行乳化降粘，特别地，本发明所述驱油剂组合物还适用于沥青质和胶质总含量超过20重量％，50℃的粘度超过500mPa·s的稠油。此外，本发明的驱油剂组合物对于含高钙、镁离子的地层水的稠油亦具有较好的适应性。
根据本发明，所述驱油剂组合物的制备方法可以按照常规的方法制备，例如，所述制备方法包括：将本发明所述驱油剂组合物中的表面活性剂和润湿剂完全溶解于水中，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。其中，各个组分的选择以及各组分的用量比例已经在上文中有所详述，在此不再赘述。
本发明中，对于溶解的具体方式无特殊要求，可以采用本领域技术人员所能想到的各种方式，只要将表面活性剂和润湿剂按各自的量完全溶解在水中即可得到本发明的驱油剂组合物。例如，可以将表面活性剂和润湿剂与部分水混合至充分溶解配成较浓的溶液，然后再加入余量水稀释；也可以直接将表面活性剂和润湿剂按各自的量与全部的水混合至完全溶解。其中，部分水一般为水总量的15％-30％。先加入的部分水与后加入的余量水可以是相同种类的水，也可以是不同种类的水，例如，先加入矿化度低的清水混合配成较浓的溶液，再加入矿化度高的余量的水稀释制成最终的驱油剂组合物。
本领域技术人员应该理解的是，“充分溶解”即是指溶解后不存在可见的不溶物，“完全溶解”即是指全部溶解掉。
本发明中，为了更利于均匀混合以及溶解，所述混合可以在搅拌下进行，搅拌一般是指在200-400rpm下搅拌。
本发明中，所述混合一般在常温下，例如15-30℃进行。搅拌至充分溶解，一般在常温下，例如15-30℃下，搅拌3.5-4.5小时，即可充分溶解。搅拌至完全溶解，一般在常温下，例如15-30℃下，搅拌20-30min，即可完全溶解。
如前所述，本发明的驱油剂组合物不仅能够对普通稠油进行乳化降粘，特别地，本发明所述驱油剂组合物还适用于沥青质和胶质总含量超过20重量％，50℃的粘度超过500mPa·s的稠油。
本发明还提供了一种稠油降粘吞吐开采方法，该方法包括：将驱油剂组合物与水混合，配制成驱替液，将所述驱替液加热并注入地层并封井，其中，所述驱油剂组合物为本发明提供的驱油剂组合物。
根据本发明，在所述驱替液中，尽管只要含有本发明所述的驱油剂组合物即可以实现本发明的发明目的，但是，优选情况下，为了更好地实现本发明的发明目的，以所述驱替液的总重量为基准，所述驱油剂组合物的含量为0.1-5重量％，优选为0.2-2重量％。其中，需要说明的是，本发明所述驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，因此，在所述驱替液中，驱油剂组合物的含量(浓度)指表面活性剂、润湿剂和水的总含量占水溶液重量的0.1-5％，优选为0.2-2重量％。
本发明是通过采用本发明提供的稠油乳化降粘剂来降低稠油油藏粘度，从而提高稠油油藏的采收率。本发明对于将驱替液注入地层并封井的方法没有特别限定，可以采用常规方法进行。一般地，本发明的稠油乳化降粘剂可以在50-90℃的温度范围内起作用。因此，将所述驱替液加热至50-90℃的范围即可。此外，封井时间一般为10-60天。一般在工业实施时需要进行恒温封井操作，在本发明的具体实施例中，均没有进行恒温封井操作步骤。根据本发明的驱油剂组合物能有效地降低稠油的粘度，提高驱油效率，且操作安全。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例和对比例中：
粘度的测定：采用Haake VT550旋转粘度计测定稠油和乳状液在指定温度和剪切速率为10S-1的条件下的绝对粘度。
以下测试例中：
含水率测定方法以及采收率的计算公式为：
岩心驱替过程中，岩心出口端每2min取样一次；
含水率＝样品中水体积量/液体体积总量×100％；
采收率＝原油采出量/原始含油量×100％。
实施例1-9
本实施例用于说明本发明提供的驱油剂组合物以及驱替液的制备。
将表面活性剂、润湿剂和水按一定比例混合，配制成驱油剂(表面活性剂、润湿剂和水的总重量为100％)，其中，润湿剂的结构式为：将驱油剂和水按一定比例混合，配制成驱替液。各实施例中驱油剂组成以及润湿剂中m和n的数值见表1。所配制驱替液中，实施例1-7的驱油剂含量为0.5重量％，实施例8的驱油剂含量为2重量％，实施例9的驱油剂含量为0.2重量％。
实施例10
本实施例用于说明本发明提供的驱油剂组合物以及驱替液的制备。
按照实施例1-9的方法制备参比驱油剂组合物以及驱替液，不同的是，润湿剂为本领域常规使用的润湿剂十二烷基硫酸钠。该实施例中驱油剂组成见表1。所配制驱替液中，实施例10的驱油剂含量为0.5重量％。
对比例1-12
本对比例用于说明参比驱油剂组合物以及驱替液的制备。
按照实施例1-9的方法制备参比驱油剂组合物以及驱替液，不同的是，驱油剂组合物中表面活性剂的种类，各对比例中驱油剂组成见表2。所配制驱替液中，对比例1-12的驱油剂含量为0.5重量％。
测试例
本测试例用于说明驱油剂组合物的降粘方法以及稠油乳化降粘性能的评价。
试验用油为胜利油田稠油A，胶质含量为26重量％，沥青质含量为1重量％，采用Haake VT550旋转粘度计测得其50℃粘度为860mPa·s。
驱油试验步骤为：(1)将人造岩心烘干至恒重，测量岩心尺寸及气测渗透率。以水饱和岩心，测定其孔隙体积。以胜利油田稠油A饱和岩心，记录饱和原油体积。(2)在90℃下，注水驱油至采出液含水>99体积％，即孔隙中滞留的稠油无法驱出为止，分别注入已配制好的由实施例1-10以及对比例1-12制备的驱替液0.5PV(驱替液加热至90℃)，再次注水驱油至采出液含水>99体积％，计算在水驱基础上提高采收率的百分数。岩心气测渗透率采用海安石油科研仪器公司STL-3型岩心气体渗透率测定仪测定。驱油试验采用石大科仪模拟驱油评价设备进行。实施例及对比例的试验结果见表3。
表1
表2
表3
| 实施例/对比例 | 水驱采收率/％ | 注入驱油剂后总采收率/％ | 提高采收率/％ |
| 实施例1 | 18.3 | 22.3 | 22.1 |
| 实施例2 | 17.8 | 21.3 | 19.7 |
| 实施例3 | 18.5 | 21.9 | 18.4 |
| 实施例4 | 18.1 | 21.4 | 18.2 |
| 实施例5 | 16.9 | 20.6 | 21.9 |
| 实施例6 | 17.7 | 21.3 | 20.3 |
| 实施例7 | 18.0 | 21.5 | 19.4 |
| 实施例8 | 18.2 | 21.7 | 19.2 |
| 实施例9 | 17.6 | 21.2 | 20.5 |
| 实施例10 | 17.9 | 20.5 | 14.5 |
| 对比例1 | 17.2 | 18.8 | 9.3 |
| 对比例2 | 18.7 | 19.9 | 6.4 |
| 对比例3 | 17.5 | 19.0 | 8.6 |
| 对比例4 | 18.0 | 18.9 | 5.0 |
| 对比例5 | 18.4 | 19.6 | 6.5 |
| 对比例6 | 18.6 | 20.1 | 8.1 |
| 对比例7 | 16.8 | 18.1 | 7.7 |
| 对比例8 | 17.8 | 18.8 | 5.6 |
| 对比例9 | 17.6 | 19.0 | 8.0 |
| 对比例10 | 18.6 | 20.3 | 9.1 |
| 对比例11 | 18.8 | 20.2 | 7.4 |
| 对比例12 | 18.2 | 19.8 | 8.8 |
通过表3的结果可以看出，采用本发明的驱油剂组合物配制成驱替液后，对稠油，特别是高胶质沥青质含量的稠油进行乳化降粘后，与水驱采收率相比，稠油采收率提高14％以上，与现有技术的方法相比，稠油采收率得到显著提高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种驱油剂组合物，所述驱油剂组合物含有表面活性剂、润湿剂和水，其特征在于，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。
2.根据权利要求1所述的驱油剂组合物，其中，所述烷基酚聚氧乙烯醚的分子式为R1(C6H4)O(CH2CH2O)xH，其中，氧乙烯聚合数x为30-100，R1为C数为6-12的烷基。
3.根据权利要求1所述的驱油剂组合物，其中，所述烷醇聚醚的分子式为R2O(CH2CH2O)yH，其中，氧乙烯聚合数y为6-20，R2为C数为8-18的烷基。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的驱油剂组合物，其中，以所述表面活性剂的总重量为基准，氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚的含量为5-30％，氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐的总含量为70-95％。
5.根据权利要求1所述的驱油剂组合物，其中，所述润湿剂的结构式为：其中，m为0-10的任一整数；n为10-100的任一整数。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的驱油剂组合物，其中，以所述驱油剂组合物的总重量为基准，表面活性剂的含量为20-60％，润湿剂的含量为0.2-2％，其余部分为水。
7.一种驱油剂组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-6中任意一项所述的驱油剂组合物中的表面活性剂、润湿剂溶解于水中；其中，所述表面活性剂为氧乙烯聚合数为30-100的烷基酚聚氧乙烯醚和选自氧乙烯聚合数为6-20的烷醇聚醚及其磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐中至少一种的组合。
8.一种稠油降粘吞吐开采方法，该方法包括：将驱油剂组合物与水混合，配制成驱替液，将所述驱替液加热并注入地层并封井，其特征在于，所述驱油剂组合物为权利要求1-6中任意一项所述的驱油剂组合物或者由权利要求7所述方法制备得到的驱油剂组合物。
9.根据权利要求8所述的开采方法，其中，以所述驱替液的总重量为基准，驱油剂组合物的含量为0.1-5重量％，优选为0.2-2重量％。
10.根据权利要求8所述的开采方法，其中，将所述驱替液加热至50-90℃，封井时间为10-60天。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的开采方法，其中，所述开采方法应用于沥青质和胶质总含量超过20重量％，在50℃的粘度超过500mPa·s的稠油。
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