CN113061425A

CN113061425A - 普通稠油冷采用低张力稠油降粘洗油剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN113061425A
Application number: CN202110325718.8A
Authority: CN
Inventors: 姜力华; 祝东明; 秦玉斌; 胡朋朋; 吴庆凯; 李金平; 丁锡刚; 李慎伟; 杨姗; 齐书磊
Original assignee: Shandong Xingang Chemical Co ltd
Current assignee: Shandong Xingang Chemical Co ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: CN112175601A; CN113061425B

Abstract

本发明提出一种普通稠油油藏冷采用低张力稠油降粘洗油剂及其制备方法和应用，属于油田化学领域。该低张力稠油降粘洗油剂以质量百分比计，包括醇醚磺酸盐30％‑40％、酚醚羧酸盐10％‑20％、碳酸钠5％‑10％、低碳醇10％，其余为水。本发明提出的低张力稠油降粘洗油剂在应用于地层水矿化度0‑100000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的普通稠油油藏时，具有洗油效率≥81.5％，降粘率≥98.3％，且油水界面张力≤3.3×10^‑3mN/m等特点，且制备工艺简单、成本低廉、绿色环保。

Description

普通稠油冷采用低张力稠油降粘洗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，尤其涉及一种普通稠油油藏冷采用低张力稠油降粘洗油剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前开采稠油的主要方法有热采和冷采两种。热采主要分为蒸汽吞吐和蒸汽驱，在蒸汽驱的过程中，为了提高热采的效果，也可以加入耐高温化学剂辅助，称为蒸汽化学驱。冷采是指不加入热流体的开采方法，主要有降粘剂吞吐和降粘化学驱两种技术。

针对普通稠油油藏的冷采降粘化学驱技术，是将稠油降粘洗油剂溶液注入到地层，利用洗油剂的洗油功能剥离地层砂上的原油，并降低原油粘度，便于原油在地层内的运移，从而提高原油采收率，是一种极具发展潜力的采油技术。

专利CN107365574A公开了一种降粘驱油剂，其能够与稠油形成水包油型乳状液，有效降低稠油粘度，使油相在岩石孔隙中的粘滞力大幅下降。同时，能够降低油水界面张力，增加毛管数，使原油更易于流动，进一步提高驱油效率。专利CN107365575A公开了一种适用于稠油油藏的降粘驱油剂及驱油体系，对稠油具有较好的降粘及乳化作用，可大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，并起到较好的调剖堵水效果；将驱油剂与聚合物配合使用，可有效提高驱油效率，提高稠油的采收率。

但采收率的提高取决于两个因素的制约，即提高波及系数和洗油效率，且洗油效率的提高对提高采收率具有重要意义。上述技术中的降粘驱油剂虽提及了对稠油的降粘和乳化效果，但并没有提及洗油效率，因此，亟需开发一种适用于普通稠油油藏冷采开发的低张力稠油降粘洗油剂。

发明内容

本发明提供了一种低张力稠油降粘洗油剂，该洗油剂在应用于地层水矿化度0-100000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的普通稠油油藏时，具有洗油效率≥81.5％，降粘率≥98.3％，且油水界面张力≤3.3×10^-3mN/m等特点，且制备工艺简单、成本低廉、绿色环保。

为了达到上述目的，本发明提供了一种低张力稠油降粘洗油剂，以质量百分比计，包括醇醚磺酸盐30％-40％、酚醚羧酸盐10％-20％、碳酸钠5％-10％、低碳醇10％，其余为水。

作为优选，所述醇醚磺酸盐为异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐，分子式为：

其中，n为3或4。

作为优选，所述酚醚羧酸盐具有如下所示分子式：

R₁-(C₆H₄)-(OCH₂CH₂)_m-OCH₂COOM

其中，R₁为具有8-12个碳的烷基，m为7-12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中的任一整数。

作为优选，所述碳酸钠为工业无水碳酸钠。

作为优选，所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。

作为优选，与矿化度0-100000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的水相配伍时，于46℃下测定的界面张力≤3.3×10^-3mN/m，降粘率≥98.3％，洗油效率≥81.5％。

本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的低张力稠油降粘洗油剂的制备方法，包括以下步骤：

将制备低张力稠油降粘洗油剂所需水量加入到反应釜中，于温度50-60℃下，加入碳酸钠，溶解、搅拌均匀后，加入醇醚磺酸盐和低碳醇搅拌混匀；最后加入酚醚羧酸盐，充分搅拌均匀后，得到低张力稠油降粘洗油剂。

本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的低张力稠油降粘洗油剂在地层水矿化度0-100000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的普通稠油油藏冷采降粘化学驱中的应用。

作为优选，所述低张力稠油降粘洗油剂的使用浓度为0.3％。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提供了一种低张力稠油降粘洗油剂，该洗油剂主要由醇醚磺酸盐、酚醚羧酸盐和碳酸钠复配而成。其中，醇醚磺酸盐和酚醚羧酸盐属于新型阴非离子表面活性剂，醇醚磺酸盐耐盐耐矿化度能力差，通过与酚醚羧酸盐复配后，可大大提高其耐盐耐矿化度的能力，同时增强了界面活性；与少量碳酸钠复配后，不仅可将油水界面张力降至超低，还可增加毛管数，使原油更易于流动，增强对油藏的适应性，进一步提高驱油效率。此外，配合配方中的低碳醇和水还可以溶解其它成分并改善产品的外观，有利于产品制备。需要说明的是，结合醇醚磺酸盐在本申请中的作用以及与其他组分的协同作用，因此，其并不能被非离子表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)和/或阴离子表面活性剂(α-烯基磺酸盐)所替代。

2、本发明提供的低张力稠油降粘洗油剂主要应用于稠油冷采区块中，尤其是普通稠油油藏降粘化学驱中，利用洗油剂的洗油功能剥离地层砂上的原油，并降低原油粘度，便于原油在地层内的运移，从而提高原油采收率，是一种极具发展潜力的采油技术。

3、本发明提供的低张力稠油降粘洗油剂适用于冷采，因此并不需要耐高温，对于该低张力稠油降粘洗油剂更关注其同时具备的界面张力、降粘率和洗油率三个主要性能指标，其具有超低界面张力≤3.3×10^-3，降粘率≥98.3％，洗油效率≥81.5％等特点。

4、本发明提供的低张力稠油降粘洗油剂生产工艺简单、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。

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0.3％浓度进行性能测试，测试条件和测试方法如下：

测试条件：

1、测试仪器：博勒飞DV3T流变仪，恒温干燥箱，TX-500C型全量程旋转滴界面张力测量仪，恒温水浴；

2、测试温度：胜利油田某区块地层温度46℃；

3、测试用原油：胜利油田某区块脱水原油(46℃粘度为1232mpa.s)；

4、测试用水：胜利油田某区块注入水，矿化度100000mg/L，钙镁离子浓度2000mg/L。

测试方法：

1、界面张力测试:

按照Q/SLCG 0257-2018中7.3.4的规定，在46℃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0.05计算)，记录界面张力最低值。

2、降粘率测定：采用胜利油田某区块注入水将低张力稠油降粘洗油剂配成质量浓度0.3％的溶液。称取配制的样品溶液30g放入小烧杯中，加入胜利油田某区块油样70g，密封后置于恒温干燥箱内，在46℃下恒温2h。取出油水混合液，用玻璃棒快速搅拌使油水混合均匀，迅速用流变仪按Q/SLCG0257-2018测定46℃下油水混合物的粘度。

降粘率计算公式如下：

f＝μ₀-μ/μ₀ⅹ100％

式中：f——降粘率；

μ₀——46℃下稠油油样的粘度，mPa·s；

μ——46℃下油水混合物的粘度，mPa·s。

3、洗油率测定：

3.1将模拟地层砂与目标区块原油按4:1比例(质量比)混合，放入恒温干燥箱中，在油藏温度(46℃)下老化7d，每天搅拌1次，使油砂混合均匀；

3.2用目标区块注入水配制0.3％的低张力稠油降粘洗油剂样品溶液100g，在磁力搅拌器上以300r/min的转速搅拌15min后待测；

3.3称取老化好的油砂约5g放至100mL锥形瓶中，称重得m₁，精确至0.001g；

3.4向3.3样品中加入配制好的样品溶液50g，充分混合后在油藏温度(46℃)下静置48h；

3.5将3.4静置后的样品中漂浮的原油及瓶壁上粘附的原油用干净的棉纱蘸出，并倒出样品溶液，将锥形瓶放在105℃烘箱中烘至恒重，得m₂；

3.6用石油醚对3.5中样品进行原油洗脱，直至石油醚无色。将洗脱尽原油的锥形瓶置于120℃烘箱中烘至恒重，称重得m₃。

3.7按下式计算洗油率：

σ＝(m₁-m₂)/(m₁-m₃)ⅹ100％

式中：σ—洗油率；

m₁—洗油前锥形瓶与油砂的总质量，g；

m₂—洗油后锥形瓶与油砂的质量，g；

m₃—锥形瓶与洗净后地层砂的总质量，g。

实施例1

将350kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入50kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg甲醇，搅拌均匀，最后加入200kg酚醚羧酸盐(R₁＝8，m＝7)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

实施例2

将340kg的水加入到反应釜内，控制温度58℃，加入60kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入320kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝4)和100kg乙醇，搅拌均匀，最后加入180kg酚醚羧酸盐(R₁＝9，m＝8)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

实施例3

将330kg的水加入到反应釜内，控制温度56℃，加入70kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入340kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg异丙醇，搅拌均匀，最后加入160kg酚醚羧酸盐(R₁＝10，m＝9)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

实施例4

将320kg的水加入到反应釜内，控制温度54℃，加入80kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入360kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝4)、50kg甲醇和50kg乙醇，搅拌均匀，最后加入140kg酚醚羧酸盐(R₁＝11，m＝10)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

实施例5

将310kg的水加入到反应釜内，控制温度52℃，加入90kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入380kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)、50kg甲醇和50kg异丙醇，搅拌均匀，最后加入120kg酚醚羧酸盐(R₁＝12，m＝11)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

实施例6

将300kg的水加入到反应釜内，控制温度50℃，加入100kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入400kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝4)、50kg乙醇和50kg异丙醇，搅拌均匀，最后加入100kg酚醚羧酸盐(R₁＝12，m＝12)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例1

将400kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg甲醇，搅拌均匀，最后加入200kg酚醚羧酸盐(R₁＝8，m＝7)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例1为去掉实施例1配方中的无水碳酸钠所得到的低张力稠油降粘洗油剂，其中，无水碳酸钠的量用水补齐，界面张力、降粘率和洗油效率都不达标。

对比例2

将650kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入50kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入100kg甲醇，搅拌均匀，最后加入200kg酚醚羧酸盐(R₁＝8，m＝7)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例2为去掉实施例1配方中的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐所得到的低张力稠油降粘洗油剂，其中，异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐的量用水补齐，界面张力、降粘率和洗油效率都不达标。

对比例3

将550kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入50kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg甲醇，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例3为去掉实施例1配方中的酚醚羧酸盐所得到的低张力稠油降粘洗油剂，酚醚羧酸盐的量用水补齐，界面张力、降粘率和洗油效率都不达标。

对比例4

将340kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入110kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg甲醇，搅拌均匀，最后加入200kg酚醚羧酸盐(R₁＝8，m＝7)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例4为实施例1配方中的无水碳酸钠超出了5％-10％的范围，即加入了110kg无水碳酸钠(11％)所得到的低张力稠油降粘洗油剂，多加的无水碳酸钠的量从水中去除，界面张力、降粘率和洗油效率都不达标。

对比例5

将400kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入50kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入250kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg甲醇，搅拌均匀，最后加入200kg酚醚羧酸盐(R₁＝8，m＝7)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例5为实施例1配方中的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐偏离了30％-40％的范围，即加入了250kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(25％)所得到的低张力稠油降粘洗油剂，少加的醇醚磺酸盐的量用水补齐，界面张力、降粘率和洗油效率都不达标。

对比例6

将500kg的水加入到反应釜内，控制温度60℃，加入50kg无水碳酸钠，搅拌溶解均匀，再加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n＝3)和100kg甲醇，搅拌均匀，最后加入50kg酚醚羧酸盐(R₁＝8，m＝7)，搅拌均匀，得到低张力稠油降粘洗油剂。

对比例6为实施例1配方中的酚醚羧酸盐偏离了10％-20％的范围，即加入了50kg酚醚羧酸盐(5％)所得到的低张力稠油降粘洗油剂，少加的酚醚羧酸盐的量用水补齐，界面张力、降粘率和洗油效率都不达标。

对比例7

对比例7为从应用现场取回的某厂家的稠油降粘驱油剂，取代号为QJN-1。

对比例8

对比例8为从应用现场取回的某厂家的稠油降粘驱油剂，取代号为QJN-2。

性能测试

将上述实施例1-6和对比例1-8中得到的低张力稠油降粘洗油剂按照上述测试方法进行界面张力、降粘率和洗油效率的测试，测试结果如表1所示。其中，于46℃下按照Q/SLCG 0257-2018法测定的下述各参数的标准为：界面张力≤5.0×10^-3mN/m，降粘率≥98％，洗油效率≥80％。

表1普通稠油冷采低张力降粘洗油剂性能测试

样品名称	界面张力，mN/m	降粘率，％	洗油效率，％
				实施例1	2.5×10<sup>-3</sup>	98.6	81.5
实施例2	3.3×10<sup>-3</sup>	98.2	84.6
				实施例3	1.9×10<sup>-3</sup>	99.1	85.2
实施例4	2.2×10<sup>-3</sup>	98.8	82.1
				实施例5	1.5×10<sup>-3</sup>	98.3	88.7
实施例6	3.0×10<sup>-3</sup>	98.5	83.5
				对比例1	7.5×10<sup>-2</sup>	82.3	33.6
对比例2	8.1×10<sup>-2</sup>	78.6	41.2
				对比例3	6.9×10<sup>-2</sup>	83.5	29.6
对比例4	5.4×10<sup>-2</sup>	80.5	32.5
				对比例5	6.6×10<sup>-2</sup>	77.8	55.2
对比例6	9.3×10<sup>-2</sup>	69.8	44.6
				QJN-1	8.2×10<sup>-2</sup>	95.1	30.6
QJN-2	6.8×10<sup>-2</sup>	95.3	32.8

由上述表1可见，本发明申请所提供的配方在醇醚磺酸盐、酚醚羧酸盐、碳酸钠及其组分配比的协同作用下，可使所得到的低张力稠油降粘洗油剂具有超低界面张力≤3.3×10^-3，降粘率≥98.3％，洗油效率≥81.5％等特点，特别是针对普通稠油具有很强的洗油能力，应用于稠油冷采降粘化学驱中可大幅度提高原油的采收率。

将本发明提供的低张力稠油降粘洗油剂于胜利油田东胜公司金8块某井组降粘化学驱现场使用后，其降水增油效果得到了显著提升。具体为：2019.01开始注入降粘洗油剂，截止2019年7月31日阶段累注水1.98万方，累注降粘洗油剂124.2t。实施前产能日液21.6t、日油9.2t、含水57.4％，使用后日液30.3t、日油17.2t、含水43.2％，动液面由486米升至385米，累增油2491吨，效果显著。

最后需要说明的是，有学者认为，影响乳化性能的因素与影响界面张力的因素差不多，如原油的性质、地层水的矿化度、地层的温度和pH值等，但申请人通过大量的实验证明，乳化性能与界面张力并没有直接关系。例如某些两性离子的表面活性剂对某区块原油界面张力能达到超低，但乳化性能却很差；某些非离子类的表面活性剂(如op类)，乳化性能特别好，但降低界面张力的能力却很差。因此，为了能够解决本申请所要解决的技术问题并达到所预期的技术效果，是需要在一定的条件下通过大量的实验才可得到的，而非基于公开文献选择几种原料简单复配就能得到的，更何况要同时满足好几个性能指标更是难上加难。

Claims

1.低张力稠油降粘洗油剂，其特征在于，以质量百分比计，包括醇醚磺酸盐30％-40％、酚醚羧酸盐10％-20％、碳酸钠5％-10％、低碳醇10％，其余为水。

2.根据权利要求1所述的低张力稠油降粘洗油剂，其特征在于，所述醇醚磺酸盐为异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐，分子式为：

其中，n为3或4。

3.根据权利要求1所述的低张力稠油降粘洗油剂，其特征在于，所述酚醚羧酸盐具有如下所示分子式：

R₁-(C₆H₄)-(OCH₂CH₂)_m-OCH₂COOM

其中，R₁为具有8-12个碳的烷基，m为7-12的任一整数，M为选自Na⁺、K⁺、NH₄ ⁺中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的低张力稠油降粘洗油剂，其特征在于，所述碳酸钠为工业无水碳酸钠。

5.根据权利要求1所述的低张力稠油降粘洗油剂，其特征在于，所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的低张力稠油降粘洗油剂，其特征在于，与矿化度0-100000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的水相配伍时，于46℃下测定的界面张力≤3.3×10^-3mN/m，降粘率≥98.3％，洗油效率≥81.5％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的低张力稠油降粘洗油剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求1-6任一项所述的低张力稠油降粘洗油剂在地层水矿化度0-100000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的普通稠油油藏冷采降粘化学驱中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述低张力稠油降粘洗油剂的使用浓度为0.3％。