CN111826150A - 稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂及其制备方法和应用 - Google Patents

稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂及其制备方法和应用,属于油田化学领域,该驱油剂可解决现有稠油降粘驱油剂无法满足蒸汽驱的耐温要求以及不利于环保等技术问题。该稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂,以质量百分比计,包括酚醚羧酸盐10%‑30%、脂肪醇聚氧乙烯醚10%‑20%、α‑烯基磺酸盐30%‑40%和低碳醇10%‑20%,其余为水。该驱油剂具有耐300℃高温、抗盐能力可达到100000mg/L、油水界面张力<5×10‑3mN/m、降粘率95%以上等特点,且原料易购、工艺简单、成本低廉、绿色环保。

Description

稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田化学领域,尤其涉及一种稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂及其制备方法和应用。
背景技术
稠油资源是我国一巨大的潜在资源,稠油中富含沥青质、胶质,密度非常大、粘度很高、流动性不好,给开采和运输带来了极大困难。因此,有效降低稠油粘度、改善稠油的流动性是解决稠油开采、运输和炼制方面的关键。
目前,稠油开发的主要方式是注蒸汽热采,且以蒸汽吞吐为主。经过多轮次吞吐后,必须适时转入蒸汽驱。蒸汽驱采油是稠油油藏经过蒸汽吞吐采油之后,为进一步提高采收率而采取的一项热采方法。蒸汽驱采油是通过注入井连续不断地往油层中注入高干度的蒸汽,蒸汽不断地加热油层,从而大大降低地层原油的粘度。注入的蒸汽在地层中变为热的流体,将原油驱赶到生产井的周围,并被采到地面上来。但在单纯蒸汽驱过程中,从注汽井注入的蒸汽,随着在地层的推进,逐渐冷凝为热水,而热水的驱油效率较蒸汽明显降低,导致大量原油残留地下无法采出,影响整个蒸汽驱的采收率。因此,在蒸汽驱过程中如何提高驱油效率是迫切需要新的技术来解决的问题。
CN103666434B提供了一种复配的稠油热采驱油剂,该驱油剂含有磺化酚醛树脂及非离子表面活性剂和/或非离子-阴离子型表面活性剂,具有不含碱、抗高温能力强、界面性能好、降粘率高、成本低等优点。但该驱油剂主剂为磺化酚醛树脂,会对施工人员和环境造成很大的伤害,不利于环保要求。CN107365574A、CN107365575A、CN108485625A等专利所提出的稠油降粘驱油剂皆适用于稠油冷采,不耐高温,无法满足蒸汽驱的耐温要求。
发明内容
本发明提供了一种稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂,该驱油剂具有耐300℃高温、抗盐能力达到100000mg/L,油水界面张力达到超低,降粘率95%以上等特点,且原料易购、工艺简单、成本低廉、绿色环保。
为了达到上述目的,本发明提供了一种稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂,以质量百分比计,包括酚醚羧酸盐10%-30%、脂肪醇聚氧乙烯醚10%-20%、α-烯基磺酸盐30%-40%和低碳醇10%-20%,其余为水。
作为优选,所述酚醚羧酸盐具有如下所示分子式:
R1-(C6H4)-(OCH2CH2)n-OCH2COOM
其中,R1为具有8-12个碳的烷基,n为6-15的任一整数,M为金属阳离子,选自Na+、K+、NH4 +中的任意一种。可以理解的是,R1可以为具有8、9、10、11、12个碳的烷基,n可以为7、8、9、10、11、12、13、14、15中的任一整数。
作为优选,所述的脂肪醇聚氧乙烯醚具有如下的分子式:
R2-O(CH2CH2O)nH
其中,R2为具有8-14个碳的烷基,n为9-20的任一整数。可以理解的是,R2可以为具有8、9、10、11、12、13、14个碳的烷基,n可以为9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20中的任一整数。
作为优选,所述α-烯基磺酸盐具有如下所示分子式:
R3-CH=CH-(CH2)n-SO3M
其中,R3为具有9-13个碳的烷基,n为1-3的任一整数,M为金属阳离子,选自Na+、K+、NH4 +中的任意一种。可以理解的是,R3可以为具有9、10、11、12、13个碳的烷基,n可以为1、2、3中的任一整数。作为优选,所述α-烯基磺酸盐是疏水链为碳原子数12-18的不饱和烷基磺酸盐,例如碳原子数可以为12、13、14、15、16、17、18中的任一整数。
作为优选,所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
作为优选,所述耐高温降粘驱油剂与矿化度0-100000mg/L、钙镁离子浓度<2000mg/L的水相配伍时,与原油之间的界面张力<5×10-3mN/m,耐温300℃后,与原油之间的界面张力<5×10-3mN/m。
作为优选,采用胜利油田某区块注入水将耐高温降粘驱油剂配成质量浓度0.5%的溶液,在60℃下按照Q/SH1020 2193-2018中6.4的方法测试,其耐温300℃前后降粘率>95%。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的耐高温降粘驱油剂的制备方法,包括以下步骤:
将制备耐高温降粘驱油剂所需水量加入到反应釜中,在温度为30-40℃下,加入酚醚羧酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚,搅拌混匀;
再加入低碳醇,充分搅拌均匀后,最后加入α-烯基磺酸盐,搅拌混匀,得到耐高温降粘驱油剂。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的耐高温降粘驱油剂在地层水矿化度0-100000mg/L、钙镁离子浓度<2000mg/L的稠油油藏蒸汽化学驱中的应用。
作为优选,所述耐高温降粘驱油剂的使用浓度为0.5%。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
1、本发明提供了一种耐高温降粘驱油剂,该驱油剂主要由酚醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、α-烯基磺酸盐复配而成。酚醚羧酸盐含有不同性质的两种亲水基团(阴离子和非离子),兼具阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的优点,与α-烯基磺酸盐复配后,能显著降低油水界面张力。脂肪醇聚氧乙烯醚乳化能力强,与酚醚羧酸盐、α-烯基磺酸盐配伍性好,不但增加了体系的降粘效果和耐高温能力,且不影响界面张力。
2、本发明提供了一种耐高温降粘驱油剂,主要应用于蒸汽化学驱,在耐300℃高温后,与原油之间的界面张力<5×10-3mN/m,降粘率达到95%以上,能充分的发挥出蒸汽化学驱对稠油的驱替作用,提高了原油采收率。
3、本发明提供的耐高温降粘驱油剂生产工艺简单、原料易购,从生产到使用对环境和人员均无害,符合绿色环保要求。
4、本发明提供的耐高温降粘驱油剂,与破乳剂配伍性好,应用于现场后,采出液进入联合站加破乳剂进行破乳的过程中,不会造成影响。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
将下述实施例和对比例制备所得产品配成0.5%浓度进行性能测试,测试条件和测试方法如下:
测试条件:
测试仪器:TX-500C型全量程旋转滴界面张力测量仪、高温高压热处理容器、恒温水浴锅、博勒飞DV3T流变仪、恒温干燥箱。
测试用原油:胜利油田某区块脱水原油(60℃粘度为924mpa.s)。
测试用水:胜利油田某区块注入水。
测试方法:
界面张力测定:按照SY/T 5370-2018中7.3.4的规定,在60℃下测定样品溶液与目标区块油样间的界面张力(转速5000r/min,密度差按0.1计算),记录界面张力最低值。
降粘率测定:采用胜利油田某区块注入水将耐高温降粘驱油剂配成质量浓度0.5%的溶液,在60℃下按照Q/SH1020 2193-2018中6.4的方法测试。
耐温性测定:用量筒量取60mL配置的样品倒入高温高压热处理容器中,密封后置于恒温干燥箱中,在300℃下烘24h取出,冷却后得到高温处理试样备用。
实施例1
将200kg的水加入到反应釜内,控制温度30℃,加入100kg酚醚羧酸盐(R1=8,n=15)和200kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=8,n=20),搅拌溶解均匀,再加入甲醇100kg,充分搅拌均匀后,加入400kgα-烯基磺酸钠(R3=9,n=2),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000051
实施例2
将200kg的水加入到反应釜内,控制温度32℃,加入300kg酚醚羧酸盐(R1=10,n=10)和100kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=14,n=9),搅拌溶解均匀,再加入乙醇100kg,充分搅拌均匀后,加入300kgα-烯基磺酸钠(R3=10,n=3),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000052
实施例3
将200kg的水加入到反应釜内,控制温度35℃,加入200kg酚醚羧酸盐(R1=12,n=6)和100kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=10,n=15),搅拌溶解均匀,再加入异丙醇150kg,充分搅拌均匀后,加入350kgα-烯基磺酸钠(R3=13,n=1),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000053
实施例4
将200kg的水加入到反应釜内,控制温度37℃,加入250kg酚醚羧酸盐(R1=11,n=8)和150kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=12,n=10),搅拌溶解均匀,再加入乙醇50kg、异丙醇50kg,充分搅拌均匀后,加入300kgα-烯基磺酸钠(R3=12,n=2),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000054
Figure BDA0002600715250000061
实施例5
将100kg的水加入到反应釜内,控制温度40℃,加入150kg酚醚羧酸盐(R1=9,n=12)和200kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=9,n=12),搅拌溶解均匀,再加入甲醇100kg、乙醇100kg,充分搅拌均匀后,加入350kgα-烯基磺酸钠(R3=11,n=2),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000062
本发明提供的耐高温降粘驱油剂,其组分和配比是在大量的实验基础上确定的,任何改变都会造成检测指标的不合格。
对比例1
将300kg的水加入到反应釜内,控制温度30℃,加入300kg酚醚羧酸盐(R1=8,n=15),搅拌溶解均匀,再加入甲醇100kg,充分搅拌均匀后,加入300kgα-烯基磺酸钠(R3=9,n=2),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
对比例1为去掉实施例配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚所得到的耐高温降粘驱油剂,耐温后油水界面张力和耐温前后降粘率都不达标,检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000063
对比例2
将400kg的水加入到反应釜内,控制温度30℃,加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=8,n=20),搅拌溶解均匀,再加入甲醇100kg,充分搅拌均匀后,加入300kgα-烯基磺酸钠(R3=9,n=2),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
对比例2为去掉实施例配方中的酚醚羧酸盐所得到的耐高温降粘驱油剂,耐温前后油水界面张力和耐温前后降粘率都不达标,检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000071
对比例3
将400kg的水加入到反应釜内,控制温度30℃,加入300kg酚醚羧酸盐(R1=8,n=15)和200kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=8,n=20),搅拌溶解均匀,再加入甲醇100kg,充分搅拌均匀后,得到耐高温降粘驱油剂。
对比例3为去掉实施例配方中的α-烯基磺酸钠所得到的耐高温降粘驱油剂,耐温后油水界面张力和耐温前后降粘率都不达标,检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000072
对比例4
将100kg的水加入到反应釜内,控制温度32℃,加入400kg酚醚羧酸盐(R1=10,n=10)和100kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=14,n=9),搅拌溶解均匀,再加入乙醇100kg,充分搅拌均匀后,加入300kgα-烯基磺酸钠(R3=10,n=3),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
对比例4为实施例配方中的酚醚羧酸盐超出了10%-30%的范围,即加入了400kg酚醚羧酸盐(40%),对体系的界面张力产生了影响,检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000073
对比例5
将100kg的水加入到反应釜内,控制温度32℃,加入200kg酚醚羧酸盐(R1=10,n=10)和300kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=14,n=9),搅拌溶解均匀,再加入乙醇100kg,充分搅拌均匀后,加入300kgα-烯基磺酸钠(R3=10,n=3),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
对比例5为实施例配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚超出了10%-20%的范围,即加入了300kg脂肪醇聚氧乙烯醚(30%),对体系的界面张力产生了影响,检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000081
对比例6
将300kg的水加入到反应釜内,控制温度32℃,加入300kg酚醚羧酸盐(R1=10,n=10)和100kg脂肪醇聚氧乙烯醚(R2=14,n=9),搅拌溶解均匀,再加入乙醇100kg,充分搅拌均匀后,加入200kgα-烯基磺酸钠(R3=10,n=3),搅拌均匀,得到耐高温降粘驱油剂。
对比例6为实施例配方中的α-烯基磺酸钠偏离了30%-40%的范围,即加入了200kgα-烯基磺酸钠(20%),对体系的界面张力和降粘率都产生了影响,检测数据如下表:
Figure BDA0002600715250000082

Claims (10)

1.稠油蒸汽化学驱用耐高温降粘驱油剂,其特征在于,以质量百分比计,包括酚醚羧酸盐10%-30%、脂肪醇聚氧乙烯醚10%-20%、α-烯基磺酸盐30%-40%和低碳醇10%-20%,其余为水。
2.根据权利要求1所述的耐高温降粘驱油剂,其特征在于,所述酚醚羧酸盐具有如下所示分子式:
R1-(C6H4)-(OCH2CH2)n-OCH2COOM
其中,R1为具有8-12个碳的烷基,n为6-15的任一整数,M为金属阳离子,选自Na+、K+、NH4 +中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的耐高温降粘驱油剂,其特征在于,所述的脂肪醇聚氧乙烯醚具有如下的分子式:
R2-O(CH2CH2O)nH
其中,R2为具有8-14个碳的烷基,n为9-20的任一整数。
4.根据权利要求1所述的耐高温降粘驱油剂,其特征在于,所述α-烯基磺酸盐具有如下所示分子式:
R3-CH=CH-(CH2)n-SO3M
其中,R3为具有9-13个碳的烷基,n为1-3的任一整数,M为金属阳离子,选自Na+、K+、NH4 +中的任意一种。作为优选,所述α-烯基磺酸盐是疏水链为碳原子数12-18的不饱和烷基磺酸盐。
5.根据权利要求1所述的耐高温降粘驱油剂,其特征在于,所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的耐高温降粘驱油剂,其特征在于,所述耐高温降粘驱油剂与矿化度0-100000mg/L、钙镁离子浓度<2000mg/L的水相配伍时,与原油之间的界面张力<5×10-3mN/m,耐温300℃后,与原油之间的界面张力<5×10-3mN/m。
7.根据权利要求1所述的耐高温降粘驱油剂,其特征在于,采用胜利油田某区块注入水将耐高温降粘驱油剂配成质量浓度0.5%的溶液,在60℃下按照Q/SH1020 2193-2018中6.4的方法测试,其耐温300℃前后降粘率>95%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温降粘驱油剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将制备耐高温降粘驱油剂所需水量加入到反应釜中,在温度为30-40℃下,加入酚醚羧酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚,搅拌混匀;
再加入低碳醇,充分搅拌均匀后,最后加入α-烯基磺酸盐,搅拌混匀,得到耐高温降粘驱油剂。
9.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温降粘驱油剂在地层水矿化度0-100000mg/L、钙镁离子浓度<2000mg/L的稠油油藏蒸汽化学驱中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述耐高温降粘驱油剂的使用浓度为0.5%。
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