CN110791274A - 一种抗盐驱油剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗盐驱油剂及其制备方法。所述表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：将长链脂肪胺溶解，加入醛和亚磷酸盐；再加入催化剂，加热反应；过滤，洗涤，滤液中加入木质素盐，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得。所得表面活性剂具有良好的对油砂的静态洗油效率、岩心驱替提高驱油效率和油气田水中缓蚀率。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗盐驱油剂的与应用技术领域，具体涉及一种具有驱油和缓蚀作用的油气田用多功能驱油剂的制备方法。
背景技术
三次采油方法一般为化学驱，化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱以及它们任意复配的复合驱。聚合物驱是一种把水溶性聚合物加入到注入水中以增加注入水的黏度，改善流度比，扩大注入波及体积进而提高最终采收率的方法。表面活性剂驱是通过降低油水界面张力，使残余油流动。对于原油中含有较多有机酸的油层可以注入碱性水溶液，在油层内和这些有机酸生成表面活性剂的方法称为碱水驱；单纯碱水驱采油是靠降低油水界面张力，产生润湿性翻转、乳化捕集、乳化夹带、自发乳化和聚并以及硬膜溶解等机理采出残余油。复合驱是在碱水溶液或表面活性剂中加入高分子聚合物，提高碱水溶液的黏度，改善不利的流度比，使碱液与原油有更多的接触机会，在提高波及效率的同时提高驱油效率。
目前的聚合物驱、二元驱等增产措施有许多难以解决的问题，因采出液中较高质量分数的聚合物导致油水乳液的稳定性很高，油水分离困难，严重影响采出液的脱水和原油的运输，含有高浓度聚合物的污水处理成本也很高。表面活性剂可以降低油水界面张力，增加岩石表面水润湿性，取代原油吸附在岩石表面，加强毛细作用，分散油滴，减弱原油组分间相互作用。同时在合理的浓度范围内，可实现较高的洗油效率和较低的乳化程度。因此，表面活性剂驱油成为低渗透油田提高驱油效率的重要方法。但是目前常用的羧酸盐、磺酸盐类表面活性剂抗盐性差，在较高的钙镁离子浓度下，界面张力升高、容易产生沉淀，因此，在矿化度较高尤其是硬度较高的水中，需要使用抗盐性较高的表面活性剂。
另一方面，在油井驱油和气井泡排采气过程中，对水处理也提出了较高的要求，其中注入水的腐蚀性是其中重要指标，需要通过加入缓蚀剂控制，平均腐蚀速率一般要求低于0.076mm/年。基于此，为了将表面活性剂使用过程中的药剂减量化，降低生产成本，发明了具有驱油和缓蚀作用的一种油气田用多功能表面活性剂。
传统的膦酸盐型表面活性剂的制备方法是采用单胺与甲醛、亚磷酸反应制备出亚膦酸化合物，进而使用氢氧化钠等碱中和后形成膦酸盐型表面活性剂。本发明设计了一种双膦酸盐型表面活性剂(结构如下式所示，其中R为长链烷基，胺基受酸的影响，形成铵盐阳离子，两个磷酸根阴离子分别与铵离子和原料中相应的钠、钾、铵等阳离子成盐)。制备过程中使用了催化剂可以一步即可得到双膦酸盐型表面活性剂，简化了反应步骤。最后通过添加聚乙烯吡咯烷酮作为稠化剂，驱油时可以提高溶液粘度，降低油水流度比，扩大波及系数，从而提高采收率。另外，作为工业木质素产品驱油的牺牲剂和缓蚀的协同强化剂，进一步提高驱油效率和缓蚀效率；聚乙烯吡咯烷酮上丰富的酰胺基团也可吸附于金属表面，形成保护膜，提高体系的缓蚀作用。
发明内容
为了提供适用于油田三次采和油气田水缓蚀的表面活性剂，发明了一种抗盐驱油剂。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于5-20倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2-4倍的甲醛和2-3倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺选自工业级及其以上纯度的十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、二十胺、二十二胺及其组合物，所述溶剂选自工业级及其以上纯度的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇及其混合物，所述甲醛选自工业级及其以上纯度的甲醛水溶液、三聚甲醛、多聚甲醛，所述亚磷酸盐选自工业级及其以上纯度的亚磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸铵及其混合物；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的1-10％的催化剂，搅拌至全部溶解，50-97℃下，加热1-10小时，冷却至室温，所述催化剂选自工业级及其以上纯度的氯化铁、氯化锌、氯化铝、碘及其混合物；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用1-5倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量10-100％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量10-100％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐选自工业级及其以上纯度的碱木素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙及其混合物，所述聚乙烯吡咯烷酮选自工业级及其以上纯度的产品。
应用时将该驱油剂配制成0.1-1％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率大于9％；油气田水中缓蚀率大于75％。抗钙离子可以达到不低于5000ppm，驱油效率和缓蚀率无明显下降。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
实施例
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于5倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2倍的甲醛和2倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺选自工业级的十六胺，所述溶剂选自工业级的甲醇，所述甲醛选自工业级的甲醛水溶液，所述亚磷酸盐选自工业级的亚磷酸钠；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的1％的催化剂，搅拌至全部溶解，50℃下，加热10小时，冷却至室温，所述催化剂选自工业级的碘；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用5倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量100％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量100％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐选自工业级的碱木素，所述聚乙烯吡咯烷酮选自工业级产品。
取2g上述第二步所得表面活性剂溶液中加入4g柱层析硅胶，搅拌均匀，直至溶剂挥发完毕得到负载有源于长链脂肪胺的表面活性剂的柱层析硅胶。将50g柱色谱硅胶装入致敬3cm、长度1.2m的玻璃色谱柱，装匀后在上部将负载有源于长链脂肪胺表面活性剂的柱层析硅胶均匀平铺在上部，再铺上2cm厚的柱层析硅胶，上部再加入3cm高的脱脂棉缓冲。采用100ml丙酮洗脱后换为100ml丙酮：甲醇＝1:2(体积比)洗脱剂洗脱，收集该段洗脱液，蒸去溶剂即可得到源于长链脂肪胺的表面活性剂，用于核磁共振分析。1H NMR(D-DMSO,400MHz),δ:7.32(1H,b),3.32(4H,S),3.22(2H,t,J＝7.6Hz),1.25-1.44(28H,m),0.95(3H,t,J＝7.6Hz).
应用时将该驱油剂配制成1％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率12％；油气田水中缓蚀率76％。钙离子可以达到8000ppm时驱油效率和缓蚀率仅下降5.0％。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T 18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
实施例2
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于8倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2.2倍的甲醛和2.1倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺为化学纯的十八胺，所述溶剂为化学纯的乙醇，所述甲醛为化学纯的三聚甲醛，所述亚磷酸盐为化学纯的亚磷酸钾；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的2％的催化剂，搅拌至全部溶解，75℃下，加热8小时，冷却至室温，所述催化剂为化学纯的氯化铝；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用4倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量80％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量20％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐为化学纯的木质素磺酸钠，所述聚乙烯吡咯烷酮为化学纯的产品。
取2g上述第二步所得表面活性剂溶液中加入4g柱层析硅胶，搅拌均匀，直至溶剂挥发完毕得到负载有源于长链脂肪胺的表面活性剂的柱层析硅胶。将50g柱色谱硅胶装入致敬3cm、长度1.2m的玻璃色谱柱，装匀后在上部将负载有源于长链脂肪胺表面活性剂的柱层析硅胶均匀平铺在上部，再铺上2cm厚的柱层析硅胶，上部再加入3cm高的脱脂棉缓冲。采用100ml丙酮洗脱后换为100ml丙酮：甲醇＝1:2(体积比)洗脱剂洗脱，收集该段洗脱液，蒸去溶剂即可得到源于长链脂肪胺的表面活性剂，用于核磁共振分析。1H NMR(D-DMSO,400MHz),δ:7.32(1H,b),3.30(4H,S),3.20(2H,t,J＝7.6Hz),1.25-1.41(32H,m),0.95(3H,t,J＝7.6Hz).
应用时将该驱油剂配制成0.8％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率10％；油气田水中缓蚀率81％。钙离子可以达到10000ppm时驱油效率和缓蚀率仅下降4.6％。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T 18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
实施例3
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于10倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2.5倍的甲醛和2.3倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺为分析纯的二十胺，所述溶剂为分析纯的正丙醇，所述甲醛为分析纯的多聚甲醛，所述亚磷酸盐为分析纯的亚磷酸铵；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的5％的催化剂，搅拌至全部溶解，97℃下，加热1小时，冷却至室温，所述催化剂为分析纯的氯化锌；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用3倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量20％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量80％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐为分析纯的碱木素，所述聚乙烯吡咯烷酮为分析纯的产品。
取2g上述第二步所得表面活性剂溶液中加入4g柱层析硅胶，搅拌均匀，直至溶剂挥发完毕得到负载有源于长链脂肪胺的表面活性剂的柱层析硅胶。将50g柱色谱硅胶装入致敬3cm、长度1.2m的玻璃色谱柱，装匀后在上部将负载有源于长链脂肪胺表面活性剂的柱层析硅胶均匀平铺在上部，再铺上2cm厚的柱层析硅胶，上部再加入3cm高的脱脂棉缓冲。采用100ml丙酮洗脱后换为100ml丙酮：甲醇＝1:2(体积比)洗脱剂洗脱，收集该段洗脱液，蒸去溶剂即可得到源于长链脂肪胺的表面活性剂，用于核磁共振分析。1H NMR(D-DMSO,400MHz),δ:7.31(1H,b),3.31(4H,S),3.23(2H,t,J＝7.6Hz),1.25-1.45(36H,m),0.95(3H,t,J＝7.6Hz).
应用时将该驱油剂配制成0.5％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率15％；油气田水中缓蚀率84％。钙离子可以达到9000ppm时驱油效率和缓蚀率仅下降3.8％。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T 18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
实施例4
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于15倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量4倍的甲醛和3倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺选自工业级的二十二胺，所述溶剂选自工业级的异丙醇，所述甲醛选自工业级的甲醛，所述亚磷酸盐选自工业级物质的量比为1:2的亚磷酸钠和亚磷酸铵混合物；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的10％的催化剂，搅拌至全部溶解，80℃下，加热3小时，冷却至室温，所述催化剂选自工业级的氯化铁；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用5倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量15％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量50％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐选自工业级木质素磺酸钙，所述聚乙烯吡咯烷酮选自工业级的产品。
取2g上述第二步所得表面活性剂溶液中加入4g柱层析硅胶，搅拌均匀，直至溶剂挥发完毕得到负载有源于长链脂肪胺的表面活性剂的柱层析硅胶。将50g柱色谱硅胶装入致敬3cm、长度1.2m的玻璃色谱柱，装匀后在上部将负载有源于长链脂肪胺表面活性剂的柱层析硅胶均匀平铺在上部，再铺上2cm厚的柱层析硅胶，上部再加入3cm高的脱脂棉缓冲。采用100ml丙酮洗脱后换为100ml丙酮：甲醇＝1:2(体积比)洗脱剂洗脱，收集该段洗脱液，蒸去溶剂即可得到源于长链脂肪胺的表面活性剂，用于核磁共振分析。1H NMR(D-DMSO,400MHz),δ:7.32(1H,b),3.33(4H,S),3.21(2H,t,J＝7.6Hz),1.25-1.45(40H,m),0.95(3H,t,J＝7.6Hz).
应用时将该驱油剂配制成0.3％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率16％；油气田水中缓蚀率80％。钙离子可以达到7000ppm时驱油效率和缓蚀率仅下降5.6％。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T 18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
实施例5
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于12倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量3倍的甲醛和2倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺选自工业级的十六胺，所述溶剂选自工业级体积比为1:2的乙醇和正丙醇混合物，所述甲醛选自工业级多聚甲醛，所述亚磷酸盐选自工业级亚磷酸钾；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的6％的催化剂，搅拌至全部溶解，75℃下，加热4小时，冷却至室温，所述催化剂选自工业级质量比为1:3的氯化铁和氯化铝混合物；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用4倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量10％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量20％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐选自工业级的碱木素，所述聚乙烯吡咯烷酮选自工业级的产品。
应用时将该驱油剂配制成0.1％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率13％；油气田水中缓蚀率88％。钙离子可以达到12000ppm时驱油效率和缓蚀率仅下降6.6％。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T 18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
实施例6
一种抗盐驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，在反应器中将长链脂肪胺溶于10倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2.2倍的甲醛和2.1倍的亚磷酸盐，所述长链脂肪胺为化学纯十八胺，所述溶剂为化学纯的正丙醇，所述甲醛为化学纯的多聚甲醛，所述亚磷酸盐为分析纯亚磷酸铵；
第二步，向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的1.5％的催化剂，搅拌至全部溶解，80℃下，加热5小时，冷却至室温，所述催化剂为分析纯的碘；
第三步，将上述体系中的不溶物过滤，用3倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量30％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量50％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂，所述木质素盐选自工业级的木质素磺酸钠，所述聚乙烯吡咯烷酮为分析纯产品。
应用时将该驱油剂配制成0.4％的水溶液，岩心驱替提高驱油效率18％；油气田水中缓蚀率82％。钙离子可以达到10000ppm时驱油效率和缓蚀率仅下降7.5％。其中驱油实验采用“SY/T 6424-2014复合驱油体系性能测试方法”，缓蚀实验采用“GB/T 18175-2014水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法”。
Claims (6)
1.一种抗盐驱油剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1)在反应器中将长链脂肪胺溶于5-20倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2-4倍的醛和2-3倍的亚磷酸盐；
2)向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的1-10％的催化剂，搅拌至全部溶解，50-97℃下，加热1-10小时，冷却至室温；
3)将上述体系中的不溶物过滤，用1-5倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量10-100％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量10-100％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂。
2.根据权利要求1所述的抗盐驱油剂的制备方法，其特征在于：
优选地，在步骤1)中，所述长链脂肪胺选自工业级及其以上纯度的十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、二十胺、二十二胺中的一种或几种；所述溶剂选自工业级及其以上纯度的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或几种；所述醛选自工业级及其以上纯度的甲醛水溶液、三聚甲醛、多聚甲醛中的一种或几种；所述亚磷酸盐选自工业级及其以上纯度的亚磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸铵中的一种或几种；
优选地，在步骤2)中，所述催化剂选自工业级及其以上纯度的氯化铁、氯化锌、氯化铝、碘中的一种或几种；
优选地，在步骤3)中，所述木质素盐选自工业级及其以上纯度的碱木素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的一种或几种；所述聚乙烯吡咯烷酮选自工业级及其以上纯度的产品。
3.一种抗盐驱油剂，其特征在于包括下述组分：双膦酸盐型表面活性剂、工业木质素和聚乙烯吡咯烷酮；所述双膦酸盐型表面活性剂如下式所示：
其中，R为长链烷基，M选自钠、钾、铵。
4.权利要求3所述的一种抗盐驱油剂，其特征在于以下述方法制备得到：
1)在反应器中将长链脂肪胺溶于5-20倍质量溶剂中，搅拌均匀至全部溶解，再向其中加入长链脂肪胺物质的量2-4倍的醛和2-3倍的亚磷酸盐；
2)向上述反应容器中加入长链脂肪胺物质的量的1-10％的催化剂，搅拌至全部溶解，50-97℃下，加热1-10小时，冷却至室温；
3)将上述体系中的不溶物过滤，用1-5倍第一步所用溶剂洗涤，滤液集中后向其中加入长链脂肪胺质量10-100％的木质素盐，再加入长链脂肪胺质量10-100％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，蒸出溶剂，即得到抗盐驱油剂。
5.根据权利要求4所述的抗盐驱油剂，其特征在于：
优选地，在步骤1)中，所述长链脂肪胺选自工业级及其以上纯度的十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、二十胺、二十二胺中的一种或几种；所述溶剂选自工业级及其以上纯度的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或几种；所述醛选自工业级及其以上纯度的甲醛水溶液、三聚甲醛、多聚甲醛中的一种或几种；所述亚磷酸盐选自工业级及其以上纯度的亚磷酸钠、亚磷酸钾、亚磷酸铵中的一种或几种；
优选地，在步骤2)中，所述催化剂选自工业级及其以上纯度的氯化铁、氯化锌、氯化铝、碘中的一种或几种；
优选地，在步骤3)中，所述木质素盐选自工业级及其以上纯度的碱木素、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的一种或几种；所述聚乙烯吡咯烷酮选自工业级及其以上纯度的产品。
6.权利要求3-5任一所述的抗盐驱油剂在石油化工方面的用途。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200214 |
|
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