CN113666866B - 稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂及其制备方法和应用，属于油田化学领域。本发明提供的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，以质量百分比计，包括表面活性剂20％‑30％、互溶剂15％‑20％、助剂10％，其余为有机溶剂。本发明提供的分散剂在应用于粘度为≤20×104mPa·s的稠油油藏做冷采吞吐时，具有无剪切静态降粘率≥99.1％，抗聚并能力≥98.3％，自然沉降脱水率≥95.2％等特点，且制备工艺简单、成本低廉，有很高的经济投入产出比，具备在油田大面积推广的价值。
Description
技术领域
本发明属于油田化学领域，尤其涉及一种稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂及其制备方法和应用。
背景技术
在稠油开采过程中，国内外常用的降粘方法有加热法、掺稀油法、稠油改质降粘及化学药剂降粘法。稠油降粘剂分为水溶和油溶两种，其中水溶性降粘剂成本低、安全系数高、配伍性好，适合低粘度(粘度＜5×104mPa·s)、含水高(＞30％)及低矿化度的稠油降粘，缺点是不能解决高粘度、低含水、地层水矿化度高的超稠油降粘。油溶性降粘剂在低含水和高含水油藏都能起到一定的作用，但其用量大、成本高，降粘效果一般。
鉴于两种药剂各有优缺点，研究人员提出了水溶、油溶复合降粘剂开采稠油的新思路。该技术实现了稠油乳化与改质降粘的协同作用，降粘效果远远高于单一药剂。专利申请CN 112500843 A公开了一种稠油冷采吞吐降粘剂的制造方法及用该方法制造的降粘剂组合物，属于水溶性降粘剂，具有很好的降粘效果并且保持了良好的降粘后的抗聚并性能。但是生产工艺复杂，使用成本高。专利申请CN 102604621 A公开了一种超稠油开采的油溶性水溶性复合型耐温耐盐稠油降粘剂，兼具油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的优点，主要用于井筒降粘和油藏条件下稠油降粘。该降粘剂中组分水溶性降粘剂B的生产中用到了氯乙酸，导致产品中会含有有机氯，无法适用于目前油田对化学剂的要求，且需与稀油混合使用，成本高，不适用于冷采吞吐。
发明内容
本发明提供了一种稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂及其制备方法和应用，该分散剂在应用于粘度为≤20×104mPa·s的稠油油藏做冷采吞吐时，具有无剪切静态降粘率≥99.1％，抗聚并能力≥98.3％，自然沉降脱水率≥95.2％等特点，且制备工艺简单、成本低廉。
为了达到上述目的，本发明提供了一种稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，以质量百分比计，包括表面活性剂20％-30％、互溶剂15％-20％、助剂10％，其余为有机溶剂。
作为优选，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，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，所述互溶剂为二丙二醇丁醚。
作为优选，所述助剂为乙酸乙酯。
作为优选，所述有机溶剂为二甲苯。
作为优选，与矿化度≤200000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的水相配伍时，于60℃下测定的无剪切静态降粘率≥99.1％，抗聚并能力≥98.3％，自然沉降脱水率≥95.2％。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂的制备方法，包括以下步骤：
将助剂加入到反应釜中，然后加入表面活性剂，升温至40-50℃，搅拌均匀后，再加入互溶剂和有机溶剂，充分搅拌均匀后，得到稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂在地层水矿化度≤200000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的稠油油藏冷采吞吐作业中的应用。
作为优选，在实际使用过程中，将所得分散剂与油田污水配成使用浓度为5％的水溶液，由生产井注入400-500m3，焖井5-7d后正常生产。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂主要由表面活性剂、互溶剂、有机溶剂和助剂复配而成。表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷属于新型非离子表面活性剂，具有很强的表面活性，洗油能力和乳化降粘能力均非常强，溶于水；有机溶剂能快速渗透到稠油中，溶解胶质、沥青质，降低稠油的粘度；互溶剂和助剂的加入，使表面活性剂和溶剂很好的结合到一起，增加了体系的亲水亲油性和稳定性。
2、本发明提供的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂兼具了油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的优点，且降粘效果优于单一药剂，在稠油冷采吞吐作业中通过降低近井储层的渗流阻力，增加原油的流动能力，达到提高采收率的目的。
3、本发明提供的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂替代了高压蒸汽吞吐，无剪切静态降粘率达到99％以上，充分解决了稠油开采过程中粘度高、开发难等问题。
4、本发明提供的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂生产工艺简单、原料易购，适应性强、效果好、成本低廉，有很高的经济投入产出比，具备在油田大面积推广的价值。
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。
实施例1
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入150kg三丙二醇丁醚和550kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
实施例2
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入220kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝13，m＝3，n＝4)，升温至42℃，搅拌均匀后，再加入160kg三丙二醇丁醚和520kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
实施例3
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入240kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝14，m＝2，n＝4)，升温44℃，搅拌均匀后，再加入170kg三丙二醇丁醚和490kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
实施例4
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入260kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝13，m＝3，n＝3)，升温至46℃，搅拌均匀后，再加入180kg三丙二醇丁醚和460kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
实施例5
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入280kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝14，m＝2，n＝3)，升温至48℃，搅拌均匀后，再加入190kg三丙二醇丁醚和430kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
实施例6
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入300kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝2，n＝4)，升温至50℃，搅拌均匀后，再加入200kg三丙二醇丁醚和400kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
本发明提供的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，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，从以下对比例中可以得出该结论。
对比例1
将200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)加入到反应釜中，升温至40℃，再加入150kg三丙二醇丁醚和650kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到乳白色不稳定的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例1为去掉实施例1配方中的乙酸乙酯所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，其中，乙酸乙酯的量用二甲苯补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例2
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，再加入150kg三丙二醇丁醚和750kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
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稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，其中，脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量用二甲苯补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例3
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入700kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到乳白色不稳定的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例3为去掉实施例1配方中的三丙二醇丁醚所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，其中，三丙二醇丁醚的量用二甲苯补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例4
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入700kg三丙二醇丁醚，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例4为去掉实施例1配方中的二甲苯所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，其中，二甲苯的量用三丙二醇丁醚补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例5
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入150kg三丙二醇丁醚和540kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例5为实施例1配方中的乙酸乙酯超出了10％的范围，即加入了110kg乙酸乙酯(11％)所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，多加的乙酸乙酯的量从二甲苯中去除，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例6
将90kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入150kg三丙二醇丁醚和560kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到乳白色不稳定的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例6为实施例1配方中的乙酸乙酯的量低于10％的范围，即加入了90kg乙酸乙酯(9％)所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，少加的乙酸乙酯的量用二甲苯补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例7
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入310kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入150kg三丙二醇丁醚和440kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到乳白色不稳定的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例7为实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷超出了20％-30％的范围，即加入了310kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(31％)所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，多加的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量从二甲苯中去除，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例8
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入190kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入150kg三丙二醇丁醚和560kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例8为实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量低于20％-30％的范围，即加入了190kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(19％)所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，少加的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量用二甲苯补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例9
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入210kg三丙二醇丁醚和490kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到无色透明的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例9为实施例1配方中的三丙二醇丁醚超出了15％-20％的范围，即加入了210kg三丙二醇丁醚(21％)所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，多加的三丙二醇丁醚的量从二甲苯中去除，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例10
将100kg乙酸乙酯加入到反应釜中，然后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(R2＝12，m＝3，n＝3)，升温至40℃，搅拌均匀后，再加入140kg三丙二醇丁醚和560kg二甲苯，充分搅拌均匀后，得到乳白色不稳定的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
对比例10为实施例1配方中的三丙二醇丁醚的量低于15％-20％的范围，即加入了140kg三丙二醇丁醚(14％)所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，少加的三丙二醇丁醚的量用二甲苯补齐，无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率都不达标。
对比例11
按背景技术中提及的专利申请CN 112500843 A中实施例1方案重复制备得到的水溶性降粘剂。
对比例12
按背景技术中提及的专利申请CN 102604621 A中实施例1方案重复制备得到的油溶性降粘剂。
性能测试
将上述实施例和对比例制备所得产品配成5％浓度进行性能测试，测试条件和测试方法如下：
测试条件：
1、下述测试所用仪器：博勒飞DV3T流变仪，恒温干燥箱，恒温水浴；
2、下述测试测定温度：60℃；
3、测试用油：新疆某区块脱水原油(60℃粘度为20×104mPa·s)；
4、测试用水：新疆某区块注入水，矿化度200000mg/L，钙镁离子浓度2000mg/L。
测试方法(摘自Q/SLCG 0255—2018)：
1无剪切静态降粘率及抗聚并能力
1.1测试准备
1.1.1原油样品的处理
用于测定粘度的原油应先脱水。脱水采用高温脱水仪。加热脱水时，温度应低于120℃，样品最终含水率小于0.5％为合格。
1.2测试步骤
1.2.1将旋转粘度计的测量筒温度设置为60℃，恒温0.5h。
1.2.2将脱水原油在60℃条件下的恒温水浴中，恒温静止1h，搅拌除去其中的气泡，将其倒入旋转粘度计的测量筒内的标志线处，测试其在60℃条件下的粘度μ0。
1.2.3用注入水配制稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂质量浓度为5％的溶液。
1.2.4称取35g(精确至0.1g)1.1.1脱水原油油样于烧杯中，加入70g(精确至0.1g)1.2.3配制的样品溶液，无需搅拌，放入60℃条件下的恒温水浴中，用橡皮筋和保鲜膜密封烧杯口，恒温静止8h，用注射器吸出下层药剂溶液55g，剩余油水混合物待用。
1.2.5在低转速条件下，用旋转粘度计测定1.2.4油水混合液60℃的粘度μ。
1.2.6将测定过的油水混合液在60℃放置45min后，再次测定粘度μ1。
1.3结果计算
1.3.1无剪切静态降粘率、抗聚并能力按下式(1)、式(2)计算：
式中：
f-无剪切静态降粘率；
μ0-60℃条件下脱水原油油样的粘度，单位为毫帕秒(mPa·s)；
μ-加入样品后油水混合液的粘度，单位为毫帕秒(mPa·s)；
f’-抗聚并能力：
μ1-放置45min后油水混合液的粘度，单位为毫帕秒(mPa·s)。
1.3.2每个样品做两个平行样，取算术平均值作为测试结果。每个测定值与算术平均值之差不大于5.0％，测试结果的数值修约依据GB/T 8170进行。
2自然沉降脱水率
2.1测试方法
2.1.1称取280g(精确至0.1g)1.1.1条中制备的脱水原油油样于烧杯中，加入120g(精确至0.1g)1.2.3中配制的样品溶液，放入60℃下的恒温水浴中，恒温1h，将搅拌桨置于烧杯中心，并距底部(2-3)mm处，调节转速为250r/min，在恒温条件下搅拌2min，配制成油水乳状液。
2.1.2将2.1.1中配制的油水乳状液，迅速加入100mL具塞量筒或具塞刻度试管中，放置恒温水浴中静置1h，沉降脱水温度应与降粘率试验温度一致。读取量筒下部出水体积V。
2.2结果计算
2.2.1自然沉降脱水率按式(3)计算：
式中：
S-自然沉降脱水率；
V-稠油乳液静置后的脱水体积，单位为毫升(mL)；
30-100mL稠油乳液的含水体积，单位为毫升(mL)。
2.2.2每个样品做两个平行样，取算术平均值作为测定结果。每个测定值与算术平均值之差不大于5.0％，测试结果的数值修约依据GB/T 8170进行。
将上述实施例1-6和对比例1-12中得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂按照上述测试方法进行无剪切静态降粘率、抗聚并能力和自然沉降脱水率的测试，测试结果如表1所示。其中，于按照Q/SLCG 0255-2018法测定的下述各参数的标准为：60℃下，无剪切静态降粘率≥80％，抗聚并能力≥60％，自然沉降脱水率≥80％。
表1稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂性能测试
由上述表1可见，本发明申请所提供的配方在表面活性剂、有机溶剂、互溶剂和助剂的协同作用下，可使所得到的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂具有无剪切静态降粘率≥99.1％，抗聚并能力≥98.3％，自然沉降脱水率≥95.2％等特点，兼具了油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的优点，且生产工艺简单、原料易购，适用范围广、效果好、成本低廉，有很高的经济投入产出比，具备在油田大面积推广的价值。
Claims (5)
1.一种稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，其特征在于，以质量百分比计，包括表面活性剂20％-30％、互溶剂15％-20％、助剂10％，其余为有机溶剂；其中：
所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷，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；
所述互溶剂为二丙二醇丁醚，所述助剂为乙酸乙酯，所述有机溶剂为二甲苯。
2.根据权利要求1所述的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂，其特征在于，与矿化度≤200000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的水相配伍时，于60℃下测定的无剪切静态降粘率≥99.1％，抗聚并能力≥98.3％，自然沉降脱水率≥95.2％。
3.根据权利要求1或2所述的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将助剂加入到反应釜中，然后加入表面活性剂，升温至40-50℃，搅拌均匀后，再加入互溶剂和有机溶剂，充分搅拌均匀后，得到稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂。
4.根据权利要求1或2所述的稠油冷采吞吐用双亲型渗透分散剂在地层水矿化度≤200000mg/L、其中钙镁离子浓度≤2000mg/L的稠油油藏冷采吞吐作业中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所得分散剂与油田污水配成使用浓度为5％的水溶液，由生产井注入400-500m3，焖井5-7d后正常生产。
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