CN111019623A - 一种高效表面活性剂的复合体系及其制备方法和在三次采油中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效表面活性剂的复合体系，属于油田开发三次采油技术领域。该复合体系组成为500mg/L‑4000mg/L的聚合物、0.01%‑1.0%的表面活性剂和0%‑3.0%的碱；其中高效表面活性剂组成由烷基苯磺酸盐与阴非复合型表面活性剂按质量分数5:95‑95:5的比例组成，溶剂质量分数为0‑10%。该复合体系具有更好的溶解性；可在更宽的碱浓度范围内与原油形成超低界面张力；随着碱浓度的增加，复合体系与原油形成的微乳液可由Winsor I型→Winsor III型→Winsor II型连续转变；该复合体系可比水驱提高采收率28个百分点以上，比现有复合体系可多提高采收率10.75个百分点，具有更高的驱油效率。本发明还提供一种高效表面活性剂的复合体系制备方法及其在三次采油中的应用。

Description

一种高效表面活性剂的复合体系及其制备方法和在三次采油 中的应用

技术领域：

本发明涉及油田开发三次采油技术领域，尤其涉及一种高效表面活性剂的复合体系及其制备方法和在三次采油中的应用。

背景技术：

石油作为一种重要的不可再生资源，其产量关系到国计民生，对国家发展有着至关重要的作用。然而随着现代勘探技术的进步和广泛应用，大多数陆地油藏都已经被发现，因此未来发现新油田和通过开发新油田增加原油产量的几率越来越小。

复合驱是上世纪80年代，基于碱驱、聚合物驱和表面活性剂驱等技术发展起来的三次采油新技术。其利用碱、表面活性剂和聚合物之间的协同作用，在扩大波及体积的同时，大幅度提高驱油效率，进而提高原油采收率。因此，复合驱被认为是提高高含水后期老油田开发经济效益的有效技术途径。

鉴于复合驱技术的特点和优势，国内大庆、胜利、新疆等油田对复合驱技术也进行了广泛的研究和现场试验。经过多年攻关，复合驱技术已成熟配套，在大庆油田进行了工业推广应用，成为高含水后期油田开发的主导技术之一。但随着开发对象转向渗透率低、黏土矿物含量高的油层，原有的复合体系已不能完全适应，导致复合驱成本高、效果变差。因此，优选出具有更好的溶解性、界面张力性能、乳化性能的复合体系，进步提高驱油效率，已成为这一技术领域发展的必然趋势。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的问题，而提供一种高效表面活性剂的复合体系，该高效表面活性剂的复合体系，具有更好的溶解性、界面张力性能、乳化性能，进一步提高驱油效率。本发明还提供一种高效表面活性剂的复合体系制备方法及其在三次采油中的应用。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种高效表面活性剂复合体系，包括聚合物、表面活性剂和碱，其组分及配比按重量百分比如下：聚合物为500mg/L-4000mg/L、表面活性剂为0.01％-1.0％、碱为0％-3.0％。

所述高效表面活性剂为，以烷基苯为原料制备得到的烷基苯磺酸盐与以高碳醇为原料制备得到的阴非复合型表面活性剂的复配体系。

其中以烷基苯为原料制备得到的烷基苯磺酸盐分子结构如下式所示：

式中，R＝C_nH_2n+1，n＝7……26；

R₁＝C_nH_2n+1，n＝0……5；

R₂＝C_mH_2m+1，m＝0……5。

以高碳醇为原料制备得到的双烷基链阴非复合型表面活性剂分子结构如下式所示：

式中，R₁为-C_nH_2n+1或-O-C_nH_2n+1，n＝6……18；

R₂为-C_mH_2m+1或-O-C_mH_2m+1，m＝6……18；

a＝1……40；

b＝1……40；

X为-COONa、-SO₄Na和SO₃Na中的一种或一种以上。

所述烷基苯磺酸盐与双烷基链阴非复合型表面活性剂按质量分数5:95-95:5的比例配制。

所述双烷基链阴非复合型表面活性剂为双十六烷基聚氧丙烯-聚氧乙烯醚羧酸盐、双十二烷基聚氧丙烯-聚氧乙烯醚硫酸盐或双十四烷基聚氧丙烯-聚氧乙烯醚磺酸盐中任一种。

所述表面活性剂复配过程中加入质量分数为0-10％的溶剂，所用溶剂优选于正丙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇或异戊醇中的一种或一种以上。

所述聚合物可为部分水解聚丙烯酰胺或以聚丙烯酰胺为母体的功能型聚合物；所述的碱选自氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、硼酸钠、偏硼酸钠中的一种。

本发明还提供一种制备高效表面活性剂复合体系的方法，其步骤包括：将聚合物溶于水后形成聚合物溶液，再向聚合物溶液中加入表面活性剂体系和碱，在25℃条件下搅拌30min，得到所述三元复合体系。

本发明还提供了一种所述高效表面活性剂复合体系在三次采油中的应用。

高效表面活性剂复合体系在三次采油中的应用中，在水驱或化学驱后，使用高效表面活性剂复合体系进行注入的注入方式：(0-0.1)PV聚合物调剖溶液+(0.05-0.5)PV三元复合体系+(0-0.3)PV聚合物。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：本发明高效表面活性剂的复合体系，具有较好的溶解性；界面张力性能优于现有复合体系；本发明的复合体系与原油可形成微乳液，随着碱浓度的增加，微乳液类型可由Winsor I型→Winsor III型→Winsor II型连续转变，具有更好乳化性能；本发明的表面活性剂与聚合物具有较好的配伍性，由其组成的三元复合体系在45℃条件下具有较好的界面张力稳定性和热稳定性。本发明的高效表面活性剂复合体系驱油实验平均可比水驱提高采收率30.26个百分点，较现有复合体系的驱油效率高出10.75个百分点，具有更高的驱油效率。

附图说明：

附图1是本发明实施例中复合体系溶解性对比；

附图2是本发明实施例中复合体系界面张力性能对比图；

附图3是本发明实施例中复合体系乳化性能对比图；

附图4是本发明实施例中高效表面活性剂复合体系稳定性。

具体实施方式：

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

将烷基苯磺酸钠与双十六烷基聚氧丙烯-聚氧乙烯醚羧酸钠按照质量分数比例为80:20，在60℃条件下，搅拌2小时，至混合均匀，得到1#高效表面活性剂体系。

称取部分水解聚丙烯酰胺，加入油田注入污水中，在200转/分钟的条件下，搅拌2小时，配制成浓度为3000mg/L的聚合物溶液，熟化2小时备用。向熟化后的聚合物溶液中加入配制好的1#高效表面活性剂体系，高效表面活性剂浓度为0.3％。最后，加入1.2％的NaOH，在25℃条件下，搅拌30min，即制备得到发明的三元复合体系。

实施例2：

将烷基苯磺酸钠与双十二烷基聚氧丙烯-聚氧乙烯醚硫酸钠按照质量分数比例为90:10，在40℃条件下，搅拌2小时，至混合均匀，得到2#高效表面活性剂体系。

称取部分水解聚丙烯酰胺，加入油田注入污水中，在200转/分钟的条件下，搅拌2小时，配制成浓度为1500mg/L的聚合物溶液，熟化2小时备用。再向熟化后的聚合物溶液中加入2#高效表面活性剂体系，其中高效表面活性剂浓度为0.3％。最后，加入1.2％的Na₂CO₃，在25℃条件下，搅拌30min，即制备得到发明的三元复合体系。

实施例3：

将烷基苯磺酸钠与双十四烷基聚氧丙烯-聚氧乙烯醚磺酸钠以及异丙醇按照质量分数比例为20:70:10，在50℃条件下，搅拌1小时，至混合均匀，得到3#高效表面活性剂体系。

称取部分水解聚丙烯酰胺，加入油田注入污水中，在200转/分钟的条件下，搅拌2小时，配制成浓度为800mg/L的聚合物溶液，熟化2小时备用。再向熟化后的聚合物溶液中加入3#高效表面活性剂体系，其中高效表面活性剂浓度为0.3％。最后，加入1.6％的偏硼酸钠，在25℃条件下，搅拌30min，即制备得到发明的三元复合体系。

以下结合附图和具体实验例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实验例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实验例中所作的任何变动都将属于本发明权利要求书的范围内。以实施例2中的新型高效复合体系为例，其体系性能评价实验如下：

实验1：本发明高效表面活性剂复合体系溶解性能评价

在活性剂浓度0.3％条件下，将配制不同碳酸钠浓度的溶液，将所研制的表面活性剂体系弱碱复合体系保存至样品瓶内，置于45℃的恒温烘箱内，静止放至90天，观察复合体系的溶解状态。实验结果如图1所示。与现有石油磺酸盐复合驱体系相比，高效表面活性剂复合体系保持透明状态，未见沉淀析出。本发明的表面活性剂体系具有较好的溶解性。

实验2：本发明高效表面活性剂复合体系界面张力性能评价

采用TX-500C型旋转滴界面张力仪，大庆油田井口脱水脱气原油，现场注入污水，在45℃、活性剂浓度0.3wt％的条件下，对不同碳酸钠条件下评价了本发明的复合体系界面张力张力性能。实验结果如图2所示。从实验结果中可以看出，现有复合体系在Na₂CO₃浓度为0.8％-1.4％的范围内可与原油形成10^-3mN/m数量级超低界面张力；本发明的高效表面活性剂复合体系在Na₂CO₃浓度为0.4％-1.6％的范围内可与原油形成10^-3mN/m数量级的超低界面张力，且在Na₂CO₃浓度1.2％时，界面张力达到10^-4mN/m数量级。通过界面张力对比可以看出，本发明的高效表面活性剂复合体系界面张力性能优于石油磺酸盐复合驱体系。

实验3：本发明高效表面活性剂复合体系乳化性能评价

对本发明高效表面活性剂复合体系乳化性能进行了评价。配制活性剂浓度为0.3％，碱浓度为0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％的复合体系。在5ml移液管中，加入等体积的高效表面活性剂复合体系和大庆原油(各2.5ml),将移液管密封，反复倒置摇晃200下后，放置在45℃的恒温烘箱中，观察体系与原油的乳化状态。实验结果如图3所示。比较例中，当Na2CO3浓度为0.4％-1.4％时，石油磺酸盐复合驱体系与原油作用后未见到中相，且易与原油形成Winsor II型乳化。本发明的高效表面活性剂复合体系，当Na₂CO₃浓度为0.4％-0.8％时，能够与大庆原油形成明显的Winsor I型乳化；当Na₂CO₃浓度为1.0％-1.4％时，与原油形成Winsor III型乳化,能够与大庆原油形成明显的中相，且Na₂CO₃浓度为1.2％时，形成中相的体积最大；当Na₂CO₃浓度大于1.6％时，与原油形成Winsor II型乳化。与现有三元复合体系相比，本发明的复合体系与原油可形成微乳液，随着碱浓度的增加，微乳液类型可由Winsor I型→Winsor III型→Winsor II型连续转变，具有更好乳化性能。

实验4：本发明高效表面活性剂复合体系稳定性评价

在现场驱油过程中，化学剂从注入到采出往往需要数月时间，这就要求其在油藏条件下复合体系必须具有较好的界面张力稳定性和粘度稳定性。本实验采用实施例2中的复合体系，实际注入污水，在45℃下，分别对高效表面活性剂复合体系在Na₂CO₃条件下的界面张力稳定性和粘度稳定性进行评价。评价结果如图4所示。从图4的结果可以看出，本发明高效表面活性剂复合体系在45℃条件下放置90天后，仍可与大庆原油形成10^-3mN/m数量级超低界面张力，体系粘度保留率在70％以上。这说明本发明的表面活性剂与聚合物具有较好的配伍性，由其组成的复合体系在45℃条件下具有较好的界面张力稳定性和热稳定性。

实验5：复合体系物理模拟驱油实验结果

采用规格为30cm×4.5cm×4.5cm的贝雷岩心，大庆油田现场注入污水，在45℃，常压条件下，对该本发明的高效表面活性剂复合体系开展了物理模拟驱油实验(实验的标准做法，参考石油行业标准SY/T6424)。注入方式为0.3PV复合体系+0.2PV聚合物，其中复合体系组成为活性剂浓度0.3％，Na₂CO₃浓度1.2％，聚合物浓度1500ppm。实验结果如表1所示。驱油实验结果表明，石油磺酸盐复合体系驱油实验平均可比水驱提高采收率19.51个百分点；本发明的高效表面活性剂复合体系驱油实验平均可比水驱提高采收率30.26个百分点，较石油磺酸盐复合体系的驱油效率高出10.75个百分点，具有更高的驱油效率。

表1

综合上述实施例与实验评价结果，说明本发明提供了一种高效表面活性剂复合体系，在油田三次采油驱油效果明显。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效表面活性剂复合体系，包括聚合物、表面活性剂和碱，其特征在于，其组分及配比按重量百分比如下：聚合物为500mg/L-4000mg/L、表面活性剂为0.01％-1.0％、碱为0％-3.0％。

2.根据权利要求1所述一种高效表面活性剂复合体系，其特征在于，所述高效表面活性剂为以烷基苯为原料制备得到的烷基苯磺酸盐与以高碳醇为原料制备得到的双烷基链阴非复合型表面活性剂的复配体系。

3.根据权利要求2所述一种高效表面活性剂复合体系，其特征在于，以烷基苯为原料制备得到的烷基苯磺酸盐分子结构如下式所示：

式中，R＝C_nH_2n+1，n＝7……26；

R₁＝C_nH_2n+1，n＝0……5；

R₂＝C_mH_2m+1，m＝0……5。

4.根据权利要求2所述一种高效表面活性剂复合体系，其特征在于，以高碳醇为原料制备得到的双烷基链阴非复合型表面活性剂分子结构如下式所示：

式中，R₁为-C_nH_2n+1或-O-C_nH_2n+1，n＝6……18；

R₂为-C_mH_2m+1或-O-C_mH_2m+1，m＝6……18；

a＝1……40；

b＝1……40；

X为-COONa、-SO₄Na和SO₃Na中的一种或一种以上。

5.根据权利要求2所述一种高效表面活性剂复合体系，其特征在于，所述烷基苯磺酸盐与双烷基链阴非复合型表面活性剂按质量分数5:95-95:5的比例配制。

6.根据权利要求2所述一种高效表面活性剂复合体系，其特征在于，所述高效表面活性剂复配过程中加入质量分数为0-10％的溶剂，所用溶剂优选于正丙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇或异戊醇中的一种或一种以上。

7.根据权利要求1所述一种高效表面活性剂复合体系，其特征在于，所述聚合物可为部分水解聚丙烯酰胺或以聚丙烯酰胺为母体的功能型聚合物；所述的碱选自氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、硼酸钠、偏硼酸钠中的一种。

8.一种制备权利要求1所述高效表面活性剂复合体系的方法，其特征在于，将聚合物溶于水后形成聚合物溶液，再向聚合物溶液中加入表面活性剂体系和碱，在25℃条件下搅拌30min，得到所述三元复合体系。

9.一种权利要求1所述高效表面活性剂复合体系在三次采油中的应用。

10.根据权利要求9所述一种高效表面活性剂复合体系在三次采油中的应用，其特征在于，在水驱或化学驱后，使用高效表面活性剂复合体系进行注入的注入方式：(0-0.1)PV聚合物调剖溶液+(0.05-0.5)PV三元复合体系+(0-0.3)PV聚合物。

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