CN113136190B

CN113136190B - 一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂及其制备方法

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Publication number: CN113136190B
Application number: CN202110569192.8A
Authority: CN
Inventors: 陈晓刚; 杜斌; 任建军; 梁欢; 武红; 吴龙飞; 吕营波
Original assignee: Dongying Baomo Environmental Engineering Co ltd
Current assignee: Dongying Baomo Environmental Engineering Co ltd
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: CN113136190A

Abstract

本发明涉及一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，由妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱35~50份、非离子表面活性剂15~30份、去离子水20~50份组成。妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱由妥尔油酸酰胺丙基二甲胺、3‑氯‑2‑羟丙基磺酸钠制备而成。主剂为妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱，体系具有较好的乳化性能、高界面活性，具有一定增稠能力，耐高温高盐，环保、易生物降解，将稠油进行剥离、乳化、投入流动的同时能够提高驱替液粘度，降低油水流度比，使驱替液进入低渗微裂缝油藏，增大波及体积。适用于温度低于95℃、地层水矿化度低于500000mg/L、钙镁离子浓度低于12000mg/L、地下原油粘度低于10000mPa·s的稠油油藏。

Description

一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂及其制备方法

技术领域

本发明属于稠油开采领域，具体涉及一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂及其制备方法。

背景技术

世界上稠油资源潜力很大，探明的稠油储量估计为四十多亿桶，至少是已知常规原油储量的三倍。我国稠油资源也非常丰富，分布广泛，已在12个盆地(凹陷)发现了70多个稠油油田，稠油储量在12×10⁸t以上，约占总石油资源的25%~30%以上。从稠油资源量来看，稠油的动用程度较低，稠油开发具有较大潜力，稠油将成为未来主要的石油能源。但是，稠油的粘度高、流动性差，开采难度大。

胜利油田经过40多年的开发，稠油油藏采出程度只有13.4%左右，并且开发难度越来越大。薄层、水敏性、特超稠油等低品位的油藏占较大的比例，难动用稠油资源越来越多。随着稠油冷采技术的发展，化学降粘法是较为经济方便、普遍使用的开采方法，稠油降粘驱油剂具有良好的界面活性，能将油水界面张力值降至10^-1mN/m以下，同时具有优异的乳化降粘性能，形成O/W型乳状液以达到降粘驱油的目的。

提高原油采收率的关键在于驱替液扩大波及体积的程度和洗油效率的高低。常规的稠油降粘驱油剂在地层中由于具有较好的界面活性和乳化能力，能够将粘附在岩石表面的原油剥离、形成O/W型乳状液，在驱替过程中乳状液产生的渗流阻力有限，驱替液优先进入渗透率高、孔隙度大的裂缝孔道中而难以波及低渗微裂缝油藏，这些未波及的油藏仍然处于高含油的状态，对提高原油采收率幅度非常有限。针对这一问题目前通常采用在稠油降粘驱油剂体系中加入聚丙烯酰胺或采用加入季铵盐类低聚表活剂来提高驱替液体系粘度，从而增大驱替液波及体积，但是在高温高盐油藏条件下聚丙烯酰胺降解，粘度损失较大。而季铵盐类低聚表活剂进入地层后，由于地层岩石带负电荷，季铵盐类低聚表活剂会大量吸附在岩石表面，造成驱油剂体系色谱分离，从而影响体系的降粘效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，该稠油降粘驱油剂一剂多效、成分简单，易溶解，能够降低稠油与水的界面张力值的同时有效降低稠油的粘度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，由以下质量配比的组分组成：

妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱 35~50份；

非离子表面活性剂 15~30份；

去离子水 20~50份。

具体地，所述妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱为：RCO-NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂CH₂CHOHCH₂-SO₃ ^-，

结构通式为

，

RCOOH=妥尔油酸，所述妥尔油酸为油酸、亚油酸、松香酸的混合物。

具体地，所述非离子表面活性剂为正辛醇聚氧乙烯醚，正辛醇聚氧乙烯醚的分子式为R₁O(CH₂CH₂O)_nH，R₁OH为正辛醇，n=2-4。

本发明的另一目的在于提供该具有调驱性能的稠油降粘驱油剂的制备合成方法。具有调驱性能的稠油降粘驱油剂的制备方法包括以下步骤：

1）妥尔油酸酰胺丙基二甲胺的合成：

将妥尔油酸投入反应釜中，加入占总投料质量0.2~0.5%的混合催化剂，搅拌升温至160~180℃，缓慢滴加N,N-二甲基丙二胺，滴加完成后180℃保温3~5小时，得到妥尔油酸酰胺丙基二甲胺；

2）3-氯-2-羟丙基磺酸钠的合成：

将水加入反应釜中，加入亚硫酸氢钠，搅拌溶解，然后加入环氧氯丙烷升温至50~80℃，反应2小时，得到3-氯-2-羟丙基磺酸钠；

3）将妥尔油酸酰胺丙基二甲胺投入3-氯-2-羟丙基磺酸钠的反应釜中，加入占总投料质量20~40%的溶剂，升温至60~100℃，反应5~8小时，得到妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱；

4）在35℃常压条件下，将步骤3）制备的妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱、非离子表面活性剂、去离子水按比例加入到反应釜内，充分搅拌0.5~2.5h即得产品。

进一步地，所述步骤1）中催化剂为次亚磷酸与甲醇钠的混合物或次亚磷酸与氢氧化钾的混合物，混合物中两者质量比为1:1，妥尔油酸与N,N-二甲基丙二胺摩尔比为1：1~1.2。

进一步地，所述步骤2）中环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠摩尔比为1:1~1.05。

进一步地，所述步骤3）中溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种或几种混合物，妥尔油酸酰胺丙基二甲胺与3-氯-2-羟丙基磺酸钠的摩尔比为1:1~1.2。

具有调驱性能的稠油降粘驱油剂用于油田稠油降粘驱油，用地层水配制成商品浓度为0.3wt%的降粘驱油剂水溶液，降粘驱油剂水溶液粘度0~100mPa·s，界面张力值≤10^- ¹mN/m，降粘率≥95%。

本发明具有以下有益效果：本发明的稠油降粘驱油剂配方中主剂为妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱，体系具有较好的乳化性能、高界面活性的同时能够增加驱替液粘度，具有一定的增稠能力，耐高温高盐，且环保、易生物降解，将稠油进行剥离、乳化、投入流动的同时能够提高驱替液粘度，降低油水流度比，使驱替液进入低渗微裂缝油藏，增大波及体积。

本发明的具有调驱性能的稠油降粘驱油剂适用于温度低于95℃、地层水矿化度低于500000mg/L、钙镁离子浓度低于12000mg/L、地下原油粘度低于10000mPa·s的稠油油藏。将所述具有调驱性能的稠油降粘驱油剂用地层水配制成商品浓度为0.3%的降粘驱油剂水溶液，降粘驱油剂水溶液粘度0~100mPa·s可调，界面张力值＜10^-1mN/m，降粘率≥95%，经均质岩心驱油试验证实，可提高原油采收率30%以上。

附图说明

图1是本发明玻璃刻蚀模型实验效果图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

1）将妥尔油酸投入反应釜中，加入占总投料质量0.3%的次亚磷酸与氢氧化钾的混合物，搅拌升温至160℃，缓慢滴加N,N-二甲基丙二胺（妥尔油酸与N,N-二甲基丙二胺摩尔比约1:1），滴加完成后180℃保温3.5小时，得到妥尔油酸酰胺丙基二甲胺（物质A）；

2）将水加入反应釜中，加入亚硫酸氢钠，搅拌溶解，然后加入环氧氯丙烷（环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠摩尔比约1:1.05）升温至50℃，反应2小时，得到3-氯-2-羟丙基磺酸钠（物质B）；

3）将妥尔油酸酰胺丙基二甲胺（物质A）投入3-氯-2-羟丙基磺酸钠（物质B）的反应釜中（物质A与物质B摩尔比为1:1.2），加入占总投料质量30%的甲醇，升温至100℃，反应5小时，得到油酸酰胺羟磺基甜菜碱（物质C）；

4）在35℃常压条件下，将35份的自主合成的主剂妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱、 20份非离子表面活性剂正辛醇聚氧乙烯醚、50份的去离子水加入到反应釜内，充分搅拌1.0h即得产品。

实施例2

1）将妥尔油酸投入反应釜中，加入占总投料质量0.2%的次亚磷酸与氢氧化钾的混合物，搅拌升温至170℃，缓慢滴加N,N-二甲基丙二胺（妥尔油酸与N,N-二甲基丙二胺摩尔比约1:1.15），滴加完成后180℃保温5小时，得到妥尔油酸酰胺丙基二甲胺（物质A）；

2）将水加入反应釜中，加入亚硫酸氢钠，搅拌溶解，然后加入环氧氯丙烷（环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠摩尔比约1:1）升温至60℃，反应2小时，得到3-氯-2-羟丙基磺酸钠（物质B）；

3）将妥尔油酸酰胺丙基二甲胺（物质A）投入3-氯-2-羟丙基磺酸钠（物质B）的反应釜中（物质A与物质B摩尔比为1:1.15），加入占总投料质量20%的异丙醇，升温至60℃，反应6.5小时，得到妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱（物质C）；

4）在35℃常压条件下，将40份的自主合成的主剂妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱、 15份非离子表面活性剂正辛醇聚氧乙烯醚、35份的去离子水加入到反应釜内，充分搅拌0.5h即得产品。

实施例3

1）将妥尔油酸投入反应釜中，加入占总投料质量0.5%的次亚磷酸与甲醇钠的混合物，搅拌升温至180℃，缓慢滴加N,N-二甲基丙二胺（妥尔油酸与N,N-二甲基丙二胺摩尔比约1:1.2），滴加完成后180℃保温4.5小时，得到妥尔油酸酰胺丙基二甲胺（物质A）；

2）将水加入反应釜中，加入亚硫酸氢钠，搅拌溶解，然后加入环氧氯丙烷（环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠摩尔比约1:1.03）升温至70℃，反应2小时，得到3-氯-2-羟丙基磺酸钠（物质B）；

3）将妥尔油酸酰胺丙基二甲胺（物质A）投入3-氯-2-羟丙基磺酸钠（物质B）的反应釜中（物质A与物质B摩尔比为1:1），加入占总投料质量40%的乙醇和异丙醇的混合物，升温至90℃，反应8小时，得到妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱（物质C）；

4）在35℃常压条件下，将50份的自主合成的主剂妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱、 20份非离子表面活性剂正辛醇聚氧乙烯醚、20份的去离子水加入到反应釜内，充分搅拌2.5h即得产品。

补充说明，上述实例中所涉及化学药品来源：

妥尔油酸：湖北隆信化工实业有限公司

N,N-二甲基丙二胺：索尔维（张家港）精细化工有限公司

环氧氯丙烷：齐鲁石化

氢氧化钾：成都华融

亚硫酸氢钠：康迪斯化工（湖北）有限公司

甲醇、乙醇、异丙醇：国药试剂

正辛醇聚氧乙烯醚：上海凯赛化工有限公司

本发明提供的一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂：该产品使用时总浓度为0.3%，测试仪器为美国彪维公司的texas-500界面张力仪、Brookfield DV-III ULTRA粘度计测试。油藏温度95℃，地层水矿化度504672.24mg/L，钙镁离子含量11480.34mg/L，原油粘度9500mPa·s。

为了验证本发明的调驱性能，采用玻璃刻蚀模型研究本发明的调驱效果，通过激光刻蚀玻璃模型模拟地层的孔隙及孔道分布。试验分两组进行，其中A组调整驱替液体系粘度至5mPa·s，B组调整驱替液体系粘度至50mPa·s，具体步骤如下：

1）对A/B两组模型抽真空，饱和水；

2）A/B两组模型饱和油，室温下老化1天；

3）A/B两组模型分别水驱至含水98%；

4）将A/B两组模型分别注入1PV浓度为3000mg/L、体系粘度分别为5mPa·s和50mPa·s的本发明一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂；

5）将A/B两组模型分别再次注入1PV浓度为3000mg/L、体系粘度分别为5mPa·s和50mPa·s的本发明一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂。

实验结果如图1所示，清水可以将原油带出孔隙，但采出效率不高，因为此时在模型中形成了明显的水流通道（A2-C-B2），后续注入的水全部绕开仍然含油的区域(A3、B3）流出模型外。

A组试验效果：

当首次注入A组体系粘度5mPa·s的本发明的一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂时，驱替液优先进入高渗流通道（A2-C），通过将高渗流通道内水驱后残余的稠油乳化形成一定乳状液，由于驱替液体系粘度较小，驱替液优先顺着高渗流通道（A2-C-B2）流出，驱替液向高渗流通道两侧少量波及，但未波及至A3、B3。

B组试验效果：

当首次注入B组体系粘度50mPa·s的本发明的一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂时，驱替液优先进入高渗流通道（A2-C），通过将高渗流通道内水驱后残余的稠油乳化形成一定乳状液，由于驱替液体系具有一定粘度，从而降低油水的流度比，持续注入降粘驱油剂驱替液，驱替液开始进入到周边含油的孔隙中（A3、B3），增大了驱替液波及体积，同时表面活性剂发挥降低界面张力、分散乳化原油的作用，将附着在孔壁表面的剩余油剥离并形成微小O/W型乳状液，进一步提高采收率。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims

1.一种具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，其特征在于，由以下质量配比的组分组成：

妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱 35～50份；

非离子表面活性剂 15～30份；

去离子水 20～50份；

所述妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱的结构通式为：RCO-NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂CH₂CHOHCH₂-SO₃ ^-，其中RCOOH＝妥尔油酸；

所述非离子表面活性剂为正辛醇聚氧乙烯醚；

具有调驱性能的稠油降粘驱油剂的制备方法，包括以下步骤：

1)妥尔油酸酰胺丙基二甲胺的合成

将妥尔油酸投入反应釜中，加入占总投料质量0.2～0.5％的混合催化剂，搅拌升温至160～180℃，缓慢滴加N,N-二甲基丙二胺，滴加完成后180℃保温3～5小时，得到妥尔油酸酰胺丙基二甲胺；

2)3-氯-2-羟丙基磺酸钠的合成

将水加入反应釜中，加入亚硫酸氢钠，搅拌溶解，然后加入环氧氯丙烷升温至50～80℃，反应2小时，得到3-氯-2-羟丙基磺酸钠；

3)将妥尔油酸酰胺丙基二甲胺投入3-氯-2-羟丙基磺酸钠的反应釜中，加入占总投料质量20～40％的溶剂，升温至60～100℃，反应5～8小时，得到妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱；

4)在35℃常压条件下，将步骤3)制备的妥尔油酸酰胺羟磺基甜菜碱、非离子表面活性剂、去离子水按比例加入到反应釜内，充分搅拌0.5～2.5h即得产品。

2.如权利要求1所述的具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，其特征在于，所述步骤1)中催化剂为次亚磷酸与甲醇钠的混合物或次亚磷酸与氢氧化钾的混合物，混合物中两者质量比为1:1，妥尔油酸与N,N-二甲基丙二胺摩尔比为1：1～1.2。

3.如权利要求1所述的具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，其特征在于，所述步骤2)中环氧氯丙烷与亚硫酸氢钠摩尔比为1:1～1.05。

4.如权利要求1所述的具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，其特征在于，所述步骤3)中溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种或几种混合物，妥尔油酸酰胺丙基二甲胺与3-氯-2-羟丙基磺酸钠的摩尔比为1:1～1.2。

5.一种如权利要求1所述的具有调驱性能的稠油降粘驱油剂，其特征在于，用于油田稠油降粘驱油，用地层水配制成商品浓度为0.3wt％的降粘驱油剂水溶液，降粘驱油剂水溶液粘度0～100mPa·s，界面张力值≤10^-1mN/m，降粘率≥95％。