CN114057926B - 一种热流体驱油用泡沫剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采油技术领域，具体涉及一种热流体驱油用泡沫剂。所述泡沫剂是由甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基庚烯酮、对苯乙烯磺酸钠进行共聚反应所得混合物。本发明所述泡沫剂起泡能力强，稳定性好，高温下不易与CO2、O2发生化学反应，能够解决在复合热流体驱替中普通泡沫剂的泡沫性能差、封堵调剖能力不理想、驱替效率降低等问题，为普通稠油油藏开发后期提供一种经济有效的提高采收率的方法。
Description
技术领域
本发明涉及采油技术领域，具体涉及一种热流体驱油用泡沫剂。
背景技术
油田开发的任务就是尽可能经济、合理地提高地下油藏的采出程度，即提高原油采收率。随着我国油田开发进入高含水开发期，剩余油亟待开采，石油能源的充分采出和合理利用已经成为石油工作者们迫切需要解决的问题。新发现油田储量有限，老油田挖潜任务艰巨，加强油田勘探开发，加强环境保护，提高现有原油采收率，发展更好的三次采油方法已是当务之急。目前国内外三次采油技术主要可以概括为稠油热采、化学驱、气驱、混相驱以及微生物采油等五个方面，被矿场规模化使用的三次采油技术主要集中在热采、气驱和化学驱三大类。
热采通过向地层注入高温热流体，提高储层温度，改善原油流动性，提高采收率。热流体主要包括高温水蒸气和高温烟道气，高温烟道气组成依赖于燃料组成，组分主要包括N2、CO2、残余O2以及高温水蒸气，其中，CO2与原油有很好的互溶性，能够降低原油粘度、改善原油流动性、扩大波及体积；同时，燃烧产生的烟道气直接注入地下可起到CO2减排、提高油层温度和热利用率的作用。所以，利用高温烟道气作为热流体的热流体驱油技术具有突出的经济效能。
在热流体驱油过程中向地层加入泡沫剂，可利用泡沫的高表观粘度，对水层及高渗层进行选择性封堵，同时通过热、气以及化学复合作用降低原油粘度，可大幅度提高热流体波及区域及采收率。但是，目前在三次采油技术中广泛使用的传统泡沫剂，不耐受高温，而且在高温热流体驱油过程中，其泡沫性能和稳定性也会受到高温及热流体体系中CO2和O2的影响，制约了泡沫对水层及高渗层的封堵调剖能力，无法提高热流体驱油效率。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种可用于高温热流体驱油过程，能够在高温环境、CO2和O2氛围下保持泡沫性能的热流体驱油用泡沫剂。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种热流体驱油用泡沫剂，所述泡沫剂是由甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基庚烯酮、对苯乙烯磺酸钠进行共聚反应所得混合物。
优选地，所述热流体驱油用泡沫剂主要成分如式I所示：
x、y、z代表所示结构的聚合度。
优选地，式I所示结构式中，x取值200-600，y取值100-300，z取值100-400。
本发明还提供以上所述热流体驱油用泡沫剂的制备方法，将对苯乙烯磺酸钠与引发剂混合，得混合液I，将甲基丙烯酸二甲氨乙酯和甲基庚烯酮混合，并加热至30-40℃，得混合液II；向混合液I中滴加混合液II，控制滴加速率，滴加时间为30-50min，将滴加后所得混合液加热升温至65-75℃，反应4-6h，冷却、分离提纯即得。
优选地，对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和甲基庚烯酮的质量比为(30～60)︰(15～30)︰(20～50)。
优选地，分离提纯方法为在泡沫剂的不良溶剂中多次沉析洗涤，过滤后60-80℃真空干燥；优选地，所述泡沫剂的不良溶剂包括乙醇、正己烷。
优选地，可用于所述反应的引发剂为自由基类引发剂，所用引发剂的质量分数为0.3％～1.2％。
优选地，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
本发明还提供以上所述热流体驱油用泡沫剂在三次采油中提高采收率的应用。
优选地，将所述热流体驱油用泡沫剂配制成质量浓度为0.1％-0.7％的水溶液使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明所述的泡沫剂是一种高分子表面活性剂，聚合产物分子量较大，在长直链的基础上含有众多支链，且含有苯的磺酸盐，具备良好的起泡性能和低的界面张力，在50℃常压下起泡体积(罗氏法)大于400ml，半衰期140s，与中二北原油的界面张力可达5×10- 3mN/m。
(2)本发明所述的泡沫剂具有起泡能力强、稳定性好等特点，50℃常压下起泡体积大于400ml，且在经过300℃、12MPa处理后，起泡体积和半衰期仍旧维持在较高水平，泡沫的稳定性和耐温性好，能够有效解决剩余油挖潜工作中泡沫体系耐温性能差和泡沫不稳定等问题。
(3)本发明所述的泡沫剂化学结构性质稳定，高温下不易与CO2、O2发生化学反应，能够解决在复合热流体驱替中普通泡沫剂的泡沫性能差、封堵调剖能力不理想、驱替效率降低等问题，为普通稠油油藏开发后期提供一种经济有效的提高采收率的方法。
(4)本发明所述的泡沫剂制备方法简答，生产成本较低，适用于工业化生产。
具体实施方式
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
将40g对苯乙烯磺酸钠与0.3g过硫酸钾混合，得混合液I，将20g甲基丙烯酸二甲氨乙酯和40g甲基庚烯酮混合，并加热至40℃，得混合液II；向混合液I中滴加混合液II，匀速滴加50min，将滴加后所得混合液加热升温至65℃，反应6h，冷却后在乙醇中沉析洗涤过滤，重复3次，70℃真空干燥即得热流体驱油用泡沫剂。
实施例2
将45g对苯乙烯磺酸钠与0.4g过硫酸钾混合，得混合液I，将20g甲基丙烯酸二甲氨乙酯和45g甲基庚烯酮混合，并加热至40℃，得混合液II；向混合液I中滴加混合液II，匀速滴加50min，将滴加后所得混合液加热升温至70℃，反应6h，冷却后在乙醇中沉析洗涤过滤，重复3次，70℃真空干燥即得热流体驱油用泡沫剂。
试验例
(1)耐温性测试
将实施例1制备得到的泡沫剂制成质量分数为0.3％的泡沫剂溶液两份，一份在50℃常压下在泡沫仪中进行泡沫性能测试，记录不同时刻的泡沫体积，得到半衰期。另一份置于高温高压反应釜中处理72h，温度设为300℃、压强为12MPa，其中O2分压2MPa，CO2分压4MPa，其余为N2，处理完后，再在泡沫仪中进行泡沫性能测试，记录在不同时刻的泡沫体积，得到半衰期(每组样品重复测试三次，取平均值)。测试结果如表1所示：
表1 泡沫剂耐温性测试
由表1结果可以看出，所述泡沫剂在50℃常压下起泡体积可达400ml以上，泡沫剂的起泡性能较好，且在300℃高温、O2和CO2氛围中处理72h后，再次测试其泡沫性能，其泡沫起泡体积下降3％，半衰期几乎不变，仍保持了处理前的水平，说明所述泡沫剂结构能够耐受高温、O2和CO2氛围环境。
(2)高温、高压下不同CO2浓度环境中泡沫性能测试
将实施例1制备得到的泡沫剂制成质量分数为0.5％的泡沫剂溶液，将所述泡沫溶液分别置于不同CO2浓度环境中(混合气为CO2与N2)，测试所述泡沫剂溶液的稳定性。不同环境条件下的测试结果如下表2所示。
表2 泡沫剂在不同温度、压力下耐CO2性能测试
由表2结果可以看出，在泡沫性能测试中，CO2浓度对泡沫的起泡高度影响不大，且CO2对泡沫稳定性的影响存在一个区间范围，当CO2的浓度在40％以下时，CO2对泡沫的泡沫性能无明显影响，当CO2的浓度超过40％时，泡沫稳定性才会受到一定的影响，在CO2浓度为100％时半衰期为13.9min，依旧能够维持一个良好的稳定性，说明所述泡沫剂能够有效的耐受CO2环境。在高温下，泡沫剂尽管与50℃相比性能有所下降，但仍然可以起泡、保持泡沫形态，说明所述泡沫剂在高温高压CO2氛围下泡沫性能稳定。
(3)高温、高压下不同O2浓度环境中泡沫性能测试
将实施例1制备得到的泡沫剂制成质量分数为0.5％的泡沫剂溶液，将所述泡沫溶液分别置于不同O2浓度环境中(混合气为O2与N2)，测试所述泡沫剂溶液的稳定性。不同环境条件下的测试结果如下表3所示。
表3 泡沫剂在不同温度、压力下耐O2性能测试
由表3结果可以看出，O2对无论是对泡沫的起泡性能还是泡沫的稳定性能，影响不大，在同一温度、压强下，当O2浓度从0％上升到100％时，泡沫起泡高度和半衰期几乎保持不变。在高温下，泡沫剂尽管与50℃相比性能有所下降，但仍然可以起泡、保持泡沫形态，说明所述泡沫剂在高温高压下泡沫性能稳定。
(4)泡沫剂在高温高压下O2、CO2混合体系泡沫性能测试
将实施例2制备得到的泡沫剂制成质量分数为0.5％的泡沫剂溶液，将所述泡沫溶液分别置于O2与CO2混合体系中，测定不同温度下泡沫剂的起泡高度和半衰期，如表4所示：
表4 泡沫剂在不同温度下耐O2、CO2混合体系测试
由表4结果可以看出，混合体系为10％O2+90％CO2时，随着温度从50℃升至220℃，起泡高度和半衰期呈下降趋势，但仍具备相当的起泡高度和半衰期，即仍可保持良好的泡沫性能。实验结果说明所述泡沫剂泡沫能够有效的耐受高温以及O2、CO2复合环境。
实施例3
将30g对苯乙烯磺酸钠与0.4g过硫酸钾混合，得混合液I，将15g甲基丙烯酸二甲氨乙酯和20g甲基庚烯酮混合，并加热至40℃，得混合液II；向混合液I中滴加混合液II，匀速滴加30min，将滴加后所得混合液加热升温至70℃，反应4h，冷却后在乙醇中沉析洗涤过滤，重复3次；80℃真空干燥即得热流体驱油用泡沫剂。
实施例4
将60g对苯乙烯磺酸钠与0.4g过硫酸钾混合，得混合液I，将30g甲基丙烯酸二甲氨乙酯和50g甲基庚烯酮混合，并加热至30℃，得混合液II；向混合液I中滴加混合液II，匀速滴加50min，将滴加后所得混合液加热升温至75℃，反应6h，冷却后在乙醇中沉析洗涤过滤，重复3次；70℃真空干燥即得热流体驱油用泡沫剂。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种热流体驱油用泡沫剂，其特征在于，所述泡沫剂是由甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基庚烯酮、对苯乙烯磺酸钠进行共聚反应所得混合物；
其主要成分如式I所示：
式I所示结构式中：x、y、z代表所示结构的聚合度；x取值200-600，y取值100-300，z取值100-400。
2.权利要求1所述热流体驱油用泡沫剂的制备方法，其特征在于，将对苯乙烯磺酸钠与引发剂混合，得混合液I，将甲基丙烯酸二甲氨乙酯和甲基庚烯酮混合，并加热至30-40℃，得混合液II；向混合液I中滴加混合液II，控制滴加速率，滴加时间为30-50min，将滴加后所得混合液加热升温至65-75℃，反应4-6h，冷却、分离提纯干燥即得。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯和甲基庚烯酮的质量比为(30～60)︰(15～30)︰(20～50)。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：分离提纯方法为在泡沫剂的不良溶剂中多次沉析洗涤，过滤后60-80℃真空干燥。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，泡沫剂的不良溶剂包括：乙醇、正己烷。
6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：可用于所述反应的引发剂为自由基类引发剂，所用引发剂的质量分数为0.3％～1.2％。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
8.权利要求1所述热流体驱油用泡沫剂在三次采油中提高采收率的应用。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，将所述热流体驱油用泡沫剂配制成质量浓度为0.1％-0.7％的水溶液使用。
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