CN112694883B - 一种提高稠油油藏采收率的泡沫组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高稠油油藏采收率的泡沫组合物及制备方法。所述泡沫组合物包括：以重量份数计，1份的长链聚醚阴离子表面活性剂，0.1～50份的长链含氮化合物，0.1～5份的阳离子聚电解质或聚合物；制备方法包括：所述组分按所述用量混合后制得所述泡沫组合物。本发明可以达到提高稠油油藏采收率的效果。在1000mD的填砂管中，注入该泡沫剂和气体形成的组合物，水驱后可进一步提高采收率20％，取得了较好的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及采油技术领域，进一步地说，是涉及一种提高稠油油藏采收率的泡沫组合物及制备方法。
背景技术
我国的稠油资源比较丰富，具有很大开采潜力，但是由于稠油流动性差，有机成分复杂，其开采和利用方面存在很多技术难题。稠油油藏的开采方式一般有冷采法、热采法、常规水驱法、化学方法和露天开采沥青砂这五种，其中冷采法主要包括多分支水平井和出砂冷采法，而热采法主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层等方法。稠油粘度高使得在驱替过程中显示出更加不利的流度比，导致采出效率低。
蒸汽驱和蒸汽吞吐技术是目前开发稠油的主要手段，但由于蒸汽与油水间密度和粘度差异，造成蒸汽在油藏中超覆流动和粘性指进现象，非均质性严重的油藏出现蒸汽窜流。
泡沫辅助蒸汽驱是在注蒸汽的过程中加入发泡剂，泡沫是一种可压缩的非牛顿流体，在地层中渗流具有选择性，以泡沫流体的形式进行驱替，可有选择性地封堵高渗透带，改善蒸汽驱的注入剖面，增大波及系数，有效的抑制蒸汽的超覆和窜流。
目前报道的蒸汽驱用的耐高温的发泡剂主要有脂肪酸钠盐、α-烯烃磺酸盐、烷基芳基磺酸盐等。如文献《油田化学》1000-4092(2010)02-0196-04提供了一种以质量分数为0.5％的妥尔油脂肪酸钠盐为主剂的蒸汽驱用的耐高温的发泡剂。再如文献US055148，CN1012091B选用平均分子量至少为400的烷基芳基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、α-烯烃磺酸盐二聚物等组分中的一种或者多种。中国专利CN106590576A长链二苯醚磺酸盐和长链聚醚含氮化合物组合泡沫剂。这些泡沫剂具有良好的形成泡沫的作用，但是降低黏度性能未提及。针对稠油驱替，开发一种既能降低黏度又能形成良好泡沫的泡沫剂是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决现有稠油蒸汽吞吐或蒸汽驱开采过程中存在的稠油黏度高，驱替相黏度低导致采收率较低的技术问题，本发明提供了一种提高稠油油藏采收率的泡沫组合物及制备方法。考虑到稠油黏度较大，本发明从两个方面出发，一方面降低被驱替相也就是稠油的黏度，另一方面形成泡沫增加驱替相黏度，双管齐下，达到提高稠油油藏采收率的目的。
本发明的目的之一是提供一种提高稠油油藏采收率的泡沫组合物。
包括：
以重量份数计，1份的长链聚醚阴离子表面活性剂，0.1～50份的长链含氮化合物，0.1～5份的阳离子聚电解质或聚合物；
所述长链聚醚阴离子表面活性剂结构式如下：
其中，R为C10～C26的脂肪烃基或芳香烃基，优选为C10～C20的脂肪烃基或芳香烃基；
R’为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基，
a为0～20的整数，b为0～20的整数；a+b优选为1-20的整数；
X为阴离子基团；优选选自-COONa、-SO3Na、-HPO4Na中的至少一种；
所述长链含氮化合物结构式如下：
其中，
R1为C10～C26的脂肪烃基或芳香烃基；优选为C10～C20的脂肪或芳香烃基；更优选为C10～C20的饱和不饱和烷基；
R2为C1～C5的亚烷基，优选为C2H4或C3H6；
R3、R4为C1～C5的烷基、C2H5O或者C3H7O中的一种；
R5为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种；
m为1-3的整数，
Y选自使所示分子呈电中性的阴离子基团；优选选自-COO—、-SO3 —、-HPO4 —中的至少一种。
所述阳离子聚电解质或聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵，二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物，阳离子聚丙烯酰胺的至少一种。
长链聚醚阴离子表面活性剂、长链含氮化合物、阳离子聚电解质或聚合物的重量比优选为1:(0.2～10):(0.2～3)：(0.2～3)。
本发明的目的之二是提供一种泡沫组合物的制备方法。
包括：
所述组分按所述用量混合后制得所述泡沫组合物。
优选：
阳离子聚电解质或聚合物加水溶解，将长链聚醚阴离子表面活性剂、长链含氮化合物按所述用量与阳离子聚电解质或聚合物溶液混合均匀制得所述的泡沫组合物。
优选，所述长链聚醚阴离子表面活性剂和长链含氮化合物总浓度为0.2-1.0wt％；聚电解质或聚合物浓度为0.025-0.5wt％，
本发明泡沫剂的关键有效成分是长链聚醚阴离子表面活性剂，长链含氮化合物和阳离子聚电解质或聚合物，本领域技术人员知道，为了便于运输和贮存或现场使用等方面考虑，可以采用各种供应形式，例如不含水的固态形式，或者含水的固态形式，或者含水的膏状形式，或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成浓缩液的形式，直接配成现场驱油所需浓度的泡沫剂形式；其中，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水。
本发明泡沫剂组合物具有很好的配伍性，配方中还可以加入还可以本领域常用的其它处理剂，如表面活性剂，碱等采油助剂。其用量为常规用量，技术人员可以根据实际情况进行调整。
本发明的泡沫剂组合物中长链聚醚阴离子表面活性剂中的阴离子和聚醚同在一个分子中增加了该表面活性剂的耐盐性，长链含氮化合物与长链聚醚阴离子表面活性剂具有静电的相互作用增加了其在油水界面和气液表面的吸附量，降低张力，表面活性剂乳化稠油形成油包水乳液降低了稠油黏度，阳离子聚合物和聚电解质与两种表面活性剂相互作用增加水溶液的黏度，从而达到提高稠油油藏采收率的效果。在1000mD的填砂管中，注入该泡沫剂和气体形成的组合物，水驱后可进一步提高采收率20％，取得了较好的技术效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
长链聚醚阴离子表面活性剂、长链含氮化合物为自制；
阳离子聚电解质或聚合物是市售。
实施例1
长链聚醚阴离子表面活性剂C16H33O(C3H7O)7(C2H4O)13CH2CH(OH)CH2SO3Na的制备：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入369克C16H33O(C3H7O)7(C2H4O)13H(0.3摩尔)，甲苯200克，氢氧化钠16克(0.4摩尔)搅拌下加热到60℃，反应2小时，后缓慢加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠79克(0.4摩尔)，滴加完毕后在90℃下反应7小时，经处理后得到C16H33O(C3H7O)7(C2H4O)13CH2CH(OH)CH2SO3Na，收率为87wt％。
长链含氮化合物C13H27CO(NHC3H6)2N(C3H7O)2CH2CH(OH)CH2SO3的制备：
将十四酸227克(1.0摩尔)、氯化亚砜149克(1.25摩尔)和3克DMF，加入配有密封机械搅拌、温度计、冷凝管等的四口烧瓶中，于90℃反应3小时后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到十四酰氯。当温度降至60℃时，加入甲苯70克，搅拌均匀后，慢慢滴加由二丙撑三胺131克(1.0摩尔)和吡啶99.0克(1.25摩尔)组成的混合液，控制温度小于60℃，滴完升温至85℃反应2小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得白色粉末状固体C13H27CO(NHC3H6)2NH2，收率为90％。
向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入171克C13H27CO(NHC3H6)2NH2(0.5摩尔)，加热至80～90℃，开启真空系统，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至130℃缓缓通入58克环氧丙烷(1.0摩尔)，进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧丙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得C13H27CO(NHC3H6)2N(C3H7O)2，收率为95％。
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入137克C13H27CO(NHC3H6)2N(C3H7O)2(0.3摩尔)，异丙醇100克，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加25％的3-氯-2-羟基丙磺酸钠313克(0.4摩尔)，滴加完毕后在90℃下反应10小时，经处理后得到C13H27CO(NHC3H6)2N(C3H7O)2CH2CH(OH)CH2SO3，收率为85wt％。
组合物F-1的制备：
取二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物0.5克加入100克水搅拌至完全溶解，之后再加入0.2克的C16H33O(C3H7O)7(C2H4O)13CH2CH(OH)CH2SO3Na、0.2克的C13H27CO(NHC3H6)2N(C3H7O)2CH2CH(OH)CH2SO3与溶解好的二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物溶液混合均匀得到所述的泡沫剂组合物F-1。
实施例2
长链聚醚阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C20H35O(C3H7O)3(C2H4O)7H，氯丙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得C20H35O(C3H7O)3(C2H4O)7C3H6SO3Na；
长链含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(十八酸，二丙撑三胺，环氧乙烷，3-氯丙酸钠)制备过程同实施例1，制得C17H33CO(NHC3H6)2N(C2H5O)2C2H4COO；
组合物F-2的制备：
取阳离子聚丙烯酰胺共聚物0.1克加入100克水搅拌至完全溶解，之后再加入0.02克的C20H35O(C3H7O)3(C2H4O)7C3H6SO3Na、0.2克的C17H33CO(NHC3H6)2N(C2H5O)2C2H4COO与溶解好的阳离子聚丙烯酰胺溶液混合均匀得到所述的泡沫剂组合物F-2。
实施例3
长链聚醚阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C20H35O(C2H4O)7H,4-氯乙酸钠)制备过程同实施例1，制得C20H35O(C2H4O)7CH2COONa；
长链含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(十四苯甲酸、丙撑二胺、环氧乙烷、5-氯戊酸钠)制备过程同实施例1，制得C20H33CONHC3H6N(C2H5O)2C4H8COO；
组合物F-3的制备：
取聚二甲基二烯丙基氯化铵0.05克加入100克水搅拌至完全溶解，之后再加入0.3克的C20H35O(C2H4O)7CH2COONa、0.06克的C20H33CONHC3H6N(C2H5O)2C4H8COO与溶解好的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液混合均匀得到所述的泡沫剂组合物F-3。
实施例4
长链聚醚阴离子表面活性剂的制备：
在三口烧瓶中加三氯氧磷153克(1.0摩尔)，和CCl4 100克，水浴加热到25℃，将C10H21O(C3H7O)7(C2H4O)6H 836克(1.0摩尔)慢慢地滴加到烧瓶中，减压出去生成的HCl，25℃反应1小时后，再升温至50℃，反应5小时。反应物滴入过量的冷水中，在30℃下水解反应5小时。将水解产物用乙醚萃取，得到C10H21O(C3H7O)7(C2H4O)5C2H4H2PO4，收率为90％。后用氢氧化钠钠中和至C10H21O(C3H7O)7(C2H4O)5C2H4HPO4Na。
长链含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(十一酸，N,N-二乙基-1,3-丙二胺，氯乙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得C10H21CONHC3H6N(C2H5)2C2H4SO3
组合物F-4的制备：
取二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物0.05克加入100克水搅拌至完全溶解，之后再加入0.5克的C10H21O(C3H7O)7(C2H4O)5C2H4HPO4Na、0.1克的C10H21CONHC3H6N(C2H5)2C2H4SO3与溶解好的二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物溶液混合均匀得到所述的泡沫剂组合物F-4。
实施例5
长链聚醚阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C16H31O(C2H4O)H，氯乙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得C16H31O(C2H4O)C2H4SO3Na；
长链含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(十八酸、三丙撑四胺、环氧丙烷、氯乙酸钠)制备过程同实施例1，制得C17H35CO(NHC3H6)3N(C3H7O)2CH2COO；
组合物F-5的制备：
取阳离子聚丙烯酰胺共聚物0.1克加入100克水搅拌至完全溶解，之后再加入0.5克的C16H31O(C2H4O)C2H4SO3Na、0.05克的C17H35CO(NHC3H6)3N(C3H7O)2CH2COO与溶解好的阳离子聚丙烯酰胺共聚物溶液混合均匀得到所述的泡沫剂组合物F-5。
实施例6
长链聚醚阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C26H51O(C2H4O)20H，氯乙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得C26H51O(C2H4O)20C2H4SO3Na；
长链含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(二十六酸，N,N-二乙基-1,3-丙二胺，氯乙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得
组合物F-6的制备：
取阳离子聚丙烯酰胺共聚物0.1克加入100克水搅拌至完全溶解，之后再加入0.02克的C26H51O(C2H4O)20C2H4SO3Na、0.90克的C25H51CONHC3H6N(C2H5)2C2H4SO3与溶解好的阳离子聚丙烯酰胺共聚物溶液混合均匀得到所述的泡沫剂组合物F-6。
实施例7
饱和过稠油的填砂管，先进行水驱至无油流出，计算水驱采收率，后将实施例1-6的组合物F-1～F-6与氮气共同注入3.0PV，体积比2比8，再进行驱替，计算泡沫剂组合物提高采收率，结果见表1。
表1提高采收率实验结果
比较例1
饱和过稠油的填砂管，先进行水驱至无油流出，计算水驱采收率，后将实施例1-6的组合物F-1～F-6中的长链聚醚阴离子表面活性剂和长链含氮化合物，不加阳离子聚电解质或者聚合物的溶液与氮气共同注入3.0PV，体积比2比8，再进行驱替，计算组合物提高采收率，结果见表2。
表1提高采收率实验结果
阳离子聚合物和聚电解质与两种表面活性剂相互作用后可以更大的提高采收率。
Claims (8)
1.一种提高稠油油藏采收率的泡沫组合物，其特征在于所述泡沫组合物包括：
以重量份数计，1份的长链聚醚阴离子表面活性剂，0.1～50份的长链含氮化合物，0.1～5份的阳离子聚电解质或聚合物；
所述阳离子聚电解质或聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵，二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物，阳离子聚丙烯酰胺的至少一种；
所述长链聚醚阴离子表面活性剂结构式如下：
其中，R为C10～C26的脂肪烃基或芳香烃基，R’为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基，a+b为1-20的整数；X选自-COONa、-SO3Na、-HPO4Na中的至少一种；
所述长链含氮化合物结构式如下：
其中，R1为C10～C26的脂肪烃基或芳香烃基；R2为C1～C5的亚烷基，R5为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种；R3、R4为C1～C5的烷基、C2H5O或者C3H7O中的一种；m为1-3的整数，Y选自使所示分子呈电中性的阴离子基团。
2.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
R为C10～C20的脂肪烃基或芳香烃基。
3.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
R1为C10～C20的脂肪烃基或芳香烃基。
4.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
R2为C2H4或C3H6。
5.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
Y选自-COO—、-SO3 —、-HPO4 —中的至少一种。
6.如权利要求1～5之一所述的泡沫组合物，其特征在于：
长链聚醚阴离子表面活性剂、长链含氮化合物、阳离子聚电解质或聚合物的重量比为1:(0.2～10):(0.2～3)。
7.一种如权利要求1～6之一所述的泡沫组合物的制备方法，其特征在于所述方法包括：
所述组分按所述用量混合后制得所述泡沫组合物。
8.如权利要求7所述的泡沫组合物的制备方法，其特征在于：
阳离子聚电解质或聚合物加水溶解，将长链聚醚阴离子表面活性剂、长链含氮化合物按所述用量与阳离子聚电解质或聚合物溶液混合均匀制得所述的泡沫组合物；
所述长链聚醚阴离子表面活性剂和长链含氮化合物总浓度为0.2-1.0wt％；
聚电解质或聚合物浓度为0.025-0.5wt％。
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