CN111925785B - 耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂及其制备方法和应用，属于驱油剂技术领域，以解决现有泡沫驱油剂无法在满足既定性能的前提下同时具有耐油性、抗吸附性的技术问题。本发明提供的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，以质量百分比计，包括30‑40％脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷、20‑30％α‑烯基磺酸盐、10‑15％椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺和5‑10％低碳醇，以及余量水。本发明提供的泡沫驱油剂在满足泡沫驱油剂既定特点的同时，具有良好的耐油性和抗吸附性，在实际现场应用中可有效提高采收率以及减少浪费，符合绿色环保要求。
Description
技术领域
本发明属于驱油剂技术领域，尤其涉及一种耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国大部分油田已进入高含水甚至特高含水开发阶段，如何对此类油田进行有效开发已成为提高原油采收率研究的重大课题。泡沫体系一方面能使油水界面张力得到降低，促使驱油效率的提高，另一方面，还能使油水的流度比得到降低，从而提高波及效率。由于泡沫体系具有种种优势，使其在三次采油中得到了广泛应用。
泡沫的遇油不稳定性使泡沫驱技术的发展受到一定限制，在应用于多数矿场时，由于残余油的存在，使得泡沫的稳定性受到非常直接的影响。并且，在实际现场应用中，当泡沫在地层中遇到剩余油或较大的“油墙”时，泡沫消泡，难以再次形成泡沫，继而不能有效的改善地层的非均质性；当地层的泥质含量高对泡沫剂的吸附量很大时，也有必要提高泡沫剂的抗吸附性，以减少不必要的浪费。现有专利CN101717627A、CN102020981A、CN103740357A、CN106590564A均公开了一种低张力泡沫剂，这些泡沫剂的油水界面张力虽可达到超低值、发泡能力强，但其耐油性和抗吸附性并未提及；专利CN105154055A公开的超低界面张力泡沫驱油体系虽具有超低界面张力、耐油性能好等特点，但并未提及其抗吸附性。因此，如何在满足泡沫驱油剂既定特点的条件下，同时开发其耐油性、抗吸附性已成为了当下泡沫驱油剂的研发方向。
发明内容
本发明提供了一种耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂及其制备方法和应用，该泡沫驱油剂在满足泡沫驱油剂既定特点的同时，还具有良好的耐油性和抗吸附性，在实际现场应用中可在有效提高采收率的同时减少浪费，符合绿色环保要求。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，以质量百分比计，包括30-40％脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷、20-30％α-烯基磺酸盐、10-15％椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺和5-10％低碳醇，以及余量水。
作为优选，所述脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的分子式为(C6H11O5)m(CH2CH2O)nOR1，其中，R1为具有12-14个碳的烷基，m为2或3，n为3或4。可以理解的是，R1可以为具有12、13、14个碳的烷基。
作为优选，所述α-烯基磺酸盐的分子式为R2-CH＝CH-(CH2)n-SO3M，其中，R2为具有9-13个碳的烷基，n为1-3的任一整数，M为选自Na+、K+、NH4 +中的任一阳离子。可以理解的是，R2可以为具有9、10、11、12、13个碳的烷基，n可以为1、2或3。
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。可以理解的是，α-烯基磺酸盐的碳原子数可以为12、13、14、15、16、17、18中的任一整数。
作为优选，所述椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺的分子式为R3CONHCH2CH(OH)-CH3，其中，R3为椰油基或月桂基
作为优选，所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
将所需水量加入到反应釜中，在温度为50-60℃下，加入椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀；
随后加入脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷和低碳醇，搅拌混匀后加入α-烯基磺酸盐，搅拌混匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂在地层水矿化度0-150000mg/L、钙镁离子浓度＜5000mg/L、油藏温度＜120℃的油藏泡沫驱油或泡沫封堵的应用。
作为优选，其与矿化度为0-150000mg/L、其中钙镁离子浓度＜5000mg/L的水相配伍时，与原油之间的界面张力＜5×10-3mN/m，起泡体积＞800mL，泡沫半衰期＞120min，耐油性＞90％，抗吸附性＞90％，耐温性＞90％。
作为优选，所述耐油抗吸附低张力泡沫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、本发明的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷是一种新型非离子表面活性剂，与传统的非离子表活剂相比，吸附后仍具有较好的发泡体积和泡沫半衰期，所用α-烯基磺酸盐具有良好的耐油性，在与粘度较大的原油进行热敏实验中仍具有较好的发泡体积的泡沫半衰期，两者与椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺混合后形成复配体系，在保证泡沫的性能下仍能保持较低的界面张力。
2、本发明的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，在实际现场应用中，当泡沫在地层中遇到剩余油或较大的“油墙”时，能够体现足够的耐油性，对泡沫的起泡能力和半衰期影响不大，能有效的改善地层的非均质性，达到提高采收率的目的。
3、本发明的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，在实际现场应用中，当地层的泥质含量很高时，能够体现足够的抗吸附能力，减少了地层的吸附量，降低了施工成本，减少了浪费。
4、本发明的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，生产工艺简单，原料易购，从生产到使用对环境和人员无害，符合绿色环保要求。
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、2152改进Ross-Miles泡沫仪、恒温水溶振荡器、超级恒温水浴。
测试用油：胜利油田某区块原油、煤油。
测试用水：胜利油田某区块注入水，矿化度150000mg/L，钙镁离子浓度5000mg/L。
测试方法：
试液配制：使用上述制备得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，用胜利油田某区块注入水配制成浓度为0.5wt％的水溶液。
泡沫性能测定：使用上述配制的试液按照GB/T7462-1994《表面活性剂发泡力的测定—改进Ross-Miles法》进行测试。
界面张力测定：按照SY/T 5370-2018中7.3.4的规定，在60℃下测定试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。
耐油性测定：用1份原油和2份煤油配制成油溶液，在泡沫仪的刻度管中先注入45mL所配试液，在注入5mL油溶液在上部，然后用泡沫仪的滴液管吸入500mL试液，测定泡沫体积和半衰期。
耐油性＝加油溶液后测的泡沫体积(半衰期)/不加油溶液测的泡沫体积(半衰期)×100％
抗吸附性测定：将粒径范围在0.3mm～0.6mm的石英砂用蒸馏水清洗并在105℃下烘干。在500mL胶塞小口瓶中放入100g上述石英砂，精确到0.01g，加入300g所配试液，精确至0.01g，是固液比为1:3，盖紧塞子，用手摇匀，竖放于恒温水浴振荡器中，震荡频率为每分钟120次，在70℃下往复振荡24h。取出样品，用离心机分离后，取上部清液测定泡沫体积和泡沫半衰期。
抗吸附性＝吸附后试液测的泡沫体积(半衰期)/吸附前试液测的泡沫体积(半衰期)×100％
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120℃下烘24h取出，冷却后得到高温处理试样备用。
耐温性＝耐温后试液测的泡沫体积(半衰期)/耐温前试液测的泡沫体积(半衰期)×100％
实施例1
将200kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入100kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入400kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝2，n＝3)和100kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入200kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
实施例2
将200kg的水加入到反应釜内，控制温度52℃，加入110kg月桂酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入380kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝13，m＝2，n＝4)和90kg甲醇，搅拌溶解均匀，再加入220kgα-烯基磺酸钠(R2＝10，n＝3)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
实施例3
将200kg的水加入到反应釜内，控制温度54℃，加入120kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入360kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝14，m＝2，n＝3)和80kg异丙醇，搅拌溶解均匀，再加入240kgα-烯基磺酸钠(R2＝13，n＝1)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
实施例4
将200kg的水加入到反应釜内，控制温度56℃，加入130kg月桂酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入340kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝3，n＝4)和50kg甲醇和20kg异丙醇，搅拌溶解均匀，再加入260kgα-烯基磺酸钠(R2＝12，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
实施例5
将200kg的水加入到反应釜内，控制温度58℃，加入140kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入320kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝13，m＝3，n＝3)和30kg乙醇和30kg异丙醇，搅拌溶解均匀，再加入280kgα-烯基磺酸钠(R2＝11，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
实施例6
将200kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入150kg月桂酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入300kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝14，m＝3，n＝4)和30kg甲醇和20kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入300kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝3)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
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50℃，加入400kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝2，n＝3)和100kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入200kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
对比例1为去掉实施例1配方中的椰油酸单异丙醇酰胺所得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，椰油酸单异丙醇酰胺的量用水补齐，泡沫性能、界面张力、耐油抗吸附性能都不达标。
对比例2
将600kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入100kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入100kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入200kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
对比例2为去掉实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷所得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量用水补齐，泡沫性能、界面张力、耐油抗吸附性能都不达标。
对比例3
将400kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入100kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入400kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝2，n＝3)和100kg乙醇，搅拌溶解均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
对比例3为去掉实施例1配方中的α-烯基磺酸钠所得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，α-烯基磺酸钠的量用水补齐，泡沫性能、界面张力、耐油抗吸附性能都不达标。
对比例4
将100kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入200kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入400kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝2，n＝3)和100kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入200kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
对比例4为实施1配方中的月桂酸单异丙醇酰胺超出了10％-15％的范围，即加入了200kg月桂酸单异丙醇酰胺(20％)所得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂,多加的月桂酸单异丙醇酰胺的量从水中去除，泡沫性能、界面张力、耐油抗吸附性能都不达标。
对比例5
将150kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入100kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入450kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝2，n＝3)和100kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入200kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
对比例5为实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷超出了30％-40％的范围，即加入了450kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(45％)所得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，多加的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量从水中去除，泡沫性能、界面张力、耐油抗吸附性能都不达标。
对比例6
将250kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入100kg椰油酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀后，加入400kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R1＝12，m＝2，n＝3)和100kg乙醇，搅拌溶解均匀，再加入150kgα-烯基磺酸钠(R2＝9，n＝2)，搅拌均匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
对比例6为实施例1配方中的α-烯基磺酸钠偏离了20％-30％的范围，即加入了200kgα-烯基磺酸钠(15％)，所得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，少加的α-烯基磺酸钠的量用水补齐，泡沫性能、界面张力、耐油抗吸附性能都不达标。
对比例7
实施例1与市面上的低张力起泡剂DLF-1做对比，各项性能均优于DLF-1。
性能测试
将上述实施例1-6和对比例1-7中得到的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂通过上述测试方法进行泡沫性能、界面张力、耐油性能和抗吸附性能的测试，测试结果如表1-5所示。
表1泡沫性能
表2界面张力
| 样品名称 | 界面张力，mN/m |
| 实施例1 | 2.5×10<sup>-3</sup> |
| 实施例2 | 1.9×10<sup>-3</sup> |
| 实施例3 | 3.2×10<sup>-3</sup> |
| 实施例4 | 1.6×10<sup>-3</sup> |
| 实施例5 | 2.9×10<sup>-3</sup> |
| 实施例6 | 2.1×10<sup>-3</sup> |
| 对比例1 | 9.5×10<sup>-3</sup> |
| 对比例2 | 1.5×10<sup>-2</sup> |
| 对比例3 | 2.5×10<sup>-2</sup> |
| 对比例4 | 7.8×10<sup>-3</sup> |
| 对比例5 | 1.8×10<sup>-2</sup> |
| 对比例6 | 1.1×10<sup>-2</sup> |
| 对比例7 | 8.6×10<sup>-3</sup> |
表3耐油性能
表4抗吸附性能
表5耐温性
由上述表1-5可见，本申请所提供的配方在脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷、α-烯基磺酸盐与椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺的协同作用下，可使所得到的泡沫驱油剂在保证泡沫性能下的前提下，仍能保持较低的界面张力，同时具有良好的耐油性和抗吸附性，可有效改善地层的非均质性，提高采收率，同时，减少了地层的吸附量，降低了施工成本，减少了浪费。
Claims (4)
1.耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂，其特征在于，以质量百分比计，包括30-40%脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷、20-30%α-烯基磺酸盐、10-15%椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺和5-10%低碳醇，以及余量水；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的分子式为(C6H11O5)m(CH2CH2O)nOR1，其中，R1为具有12-14个碳的烷基，m为2或3，n为3或4；所述α-烯基磺酸盐的分子式为R2-CH=CH-(CH2)n-SO3M，其中，R2为具有9-13个碳的烷基，n为1-3的任一整数，M为选自Na+、K+、NH4 +中的任一阳离子；所述椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺的分子式为R3CONHCH2CH(OH)-CH3，其中，R3为椰油基或月桂基；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；所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种；
所述耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂通过以下步骤制备得到：
将所需水量加入到反应釜中，在温度为50-60℃下，加入椰油酸/月桂酸单异丙醇酰胺，搅拌溶解混匀；
随后加入脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷和低碳醇，搅拌混匀后加入α-烯基磺酸盐，搅拌混匀，得到耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂。
2.根据权利要求1所述的耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂在地层水矿化度0-150000mg/L、钙镁离子浓度＜5000mg/L、油藏温度＜120℃的油藏泡沫驱油或泡沫封堵的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，其与矿化度为0-150000mg/L、其中钙镁离子浓度＜5000mg/L的水相配伍时，与原油之间的界面张力＜5×10-3mN/m，起泡体积＞800mL，泡沫半衰期＞120min，耐油性＞90%，抗吸附性＞90%，耐温性＞90%。
4.根据权利要求2所述的的应用，其特征在于，所述耐油抗吸附低张力泡沫驱油剂的使用浓度为0.5%。
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