CN114316938B - 一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物 - Google Patents

Abstract

一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，主要解决复合驱过程中各组分色谱分离现象以及目前中低渗油藏条件下驱油效果差的问题。通过采用由相同的前驱体分别制备结构类似的阴离子和阳离子表活剂复配形成自增粘表面活性剂组合物。本发明在0.2wt%的浓度条件下，在矿化度为10万mg/L，钙镁离子含量800mg/L现场地层水中，经过120℃老化72h后，组合物能与地下原油形成10^‑3～10^‑4mN/m的超低界面张力，提高采收率可达15％以上。

Description

一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物

技术领域

本发明涉及一种中低渗透油藏驱油用自增粘表面活性剂组合物及其应用。

背景技术

随着世界能源需求的不断增加，石油的有效开发利用已引起人们的极大重视，对石油的开采效率的要求也越来越高。目前我国的中低渗透油藏储量所占的比例高达60％～70％，中低渗透油藏将是今后相当长的一个时期增储上产的主要资源基础。相对于高渗透率油藏，中低渗透率油藏中残余油滴存在于喉道半径很小的孔隙中，相同条件下，残余油滴的毛管阻力远大于高渗透率油层，因此活化这些残余油滴需要更低的油水界面张力。其次，中低渗油藏渗流阻力大，只有在较大的驱替压力下，液体才能流动。但注水压力高，易造成微裂缝开启，水沿裂缝突进，造成波及体积小，驱油效率降低。

利用化学驱手段来提高原油采收率需要考虑波及系数和驱油效率两方面的影响因素。常规的表面活性剂能够降低油水界面张力，提高洗油效果，但由于粘度低，没有调剖效果，导致波及系数小，影响到驱油效果。文献中报道通过将不同类型的表面活性剂复配使用形成蠕虫状胶束，该胶束在相对短的时间尺度内不断地分裂、再聚合，具有一定的高粘度和耐剪切性等特性，可以在一定程度通过提高波及效率来提高采收率。但不同类型的表面活性剂复配使用时又会出现色谱分离效应，影响使用效果。

为此，本发明提供一种中低渗透油藏驱油用自增粘表面活性剂组合物及其应用，该组合物是由结构类似的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂组成，该组合物通过控制表面活性剂的自组装使体相具有较高的黏度，提高其在驱油过程中的波及系数；同时表面活性剂的阴阳离子对的相互作用使其本身具有高的界面活性，使得该体系具有较优的洗油效率，二者的共同作用使得该组合物具有较好的驱油效率。此外类似的结构组成、以及阴阳离子间的相互吸引的作用力使得该组合物在使用过程中能够降低甚至避免色谱分离现象。

发明内容

本发明所要解决的问题之一是目前聚合物用于低渗油藏驱油过程中容易造成地层堵塞，注入困难的问题，提供一种新的自增粘表面活性剂组合物，该组合物能够提供类似聚合物的较高的粘度，提高驱油过程中的波及系数；

本发明所要解决的问题之二是不同表面活性剂复配使用过程中出现的色谱分离的问题，自增粘表面活性剂组合物通过阴阳离子间的相互吸引的作用力以及类似的结构组成，来降低甚至避免不同组分之间色谱分离现象。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的自增粘表面活性剂组合物用于中低渗油藏中的驱油方法。所述自增粘表面活性剂的组合物适用于通常渗透率的岩心，鉴于中低渗岩心的驱油在本领域面临更大的困难，本发明的突出之处在于适用于中低渗透率的岩心。例如上述技术方案突出之处在于使用所述岩心渗透率范围为0.1-100mD。

此外，本发明提供自增粘表面活性剂组合物能够利用表面活性剂的阴阳离子对的相互作用使其本身具有高的界面活性，使得该体系具有较优的洗油效率，有助于进一步提升驱油效率。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于：该组合物是由结构相似的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂组成，阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂是由相同的前驱体制备而成，该前驱体的结构中至少含有烷基、苯环、聚醚链段以及叔胺基。

所述前驱体的结构式为：

其中R₁选自C8-C14的烷基、烯基中的至少一种；R₂为C2或C3的一种，n为2-15。

上述技术方案中，所述调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物中还包括水，特别适用于表面活性剂的水驱。

所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于所述的阴离子表面活性剂是由前驱体经磺化反应制得，其结构式为：

其中R₁选自C8-C14的烷基、烯基中的至少一种；R₂为C2或C3的一种，n为2-15。

所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于所述的阳离子表面活性剂是由前驱体经季胺化反应制得，其结构式为：

其中R₁选自C8-C14的烷基、烯基中的至少一种；R₂为C2或C3的一种，R₃为甲基或苄基的一种；n为2-15；X为卤素。

所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于该组合物中阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的物质的量比为1:0.5~1:5，优选1:0.8~1:1.2。

本发明还提供一种中低渗透油藏的驱油方法，包括将所述的自增粘表面活性剂组合物注入中低渗透率油藏中进行驱油。

上述技术方案中任一项所述岩心渗透率范围为0.1～100mD。

本发明制备的调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物由结构类似的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂组成。阴离子表面活性剂与阳离子表面活性复配后阴阳离子对的作用表现出较高的界面活性，使体系的界面张力达到10^-3mN/m数量级甚至更低。阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂存在静电吸引作用，可减少溶液表面同种电荷间的排斥作用，且二者的疏水基碳氢链间还有一定的疏水作用，促使不同表面活性剂分子采取更加紧密的排列方式，从而具有更高的表面活性，同时由于强烈的电性作用，两种表面活性剂可形成新的"缔合物"后，在溶液中更易形成蠕虫状胶束，从而减低了复配表面活性剂的临界胶束浓度，使得组合物具有一定的粘弹性，可起到聚合物-表活剂复合剂中聚合物的作用而要不堵塞狭小孔喉，有利于提高中低渗油藏的驱油效率。此外，阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂由于阴阳离子间的相互吸引的作用力以及类似的结构组成，能够降低甚至避免色谱分离现象，使得组合物在井下运移过程中，仍可保持较高的界面活性。

采用本发明的技术方案，自增粘表面活性剂组合物用量为0.2wt%的条件下，在矿化度为10万mg/L，钙镁离子含量800mg/L现场地层水中，经过120℃老化72h后，仍能与地下原油形成10^-3～10^-4mN/m的超低界面张力，提高采收率可达15％以上。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明加以详细描述。

实施例1

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

（1）选用前驱体的结构式为：

其中R₁选自C9的烷基；R₂为C2的烷基；n为2。

（2）将前驱体进行季胺化反应，得到阳离子表面活性剂，其结构为

其中R₁选自C9的烷基；R₂为C2的烷基；R₃为甲基；n为3；X为Cl。

（3）将前驱体进行磺化反应，得到阴离子表面活性剂，其结构为：

其中R₁选自C9的烷基；R₂为C2的烷基； n为3。

（4）将步骤（2）和（3）中制备的阴离子和阳离子表面活性剂按物质的量比1:0.8复配混合均匀，即得到自增粘表面活性剂组合物。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

（1）粘度测定

采用美国Brookfield DV-Ⅲ 型黏度计，在85℃下，转速为7.34S^-1条件下，测定上述 0.2％浓度的自增粘表面活性剂组合物在矿化度为10万mg/L，钙镁离子含量800mg/L现场地层水中的粘度，结果见表1。（2）界面张力评价采用TX-500C旋转滴界面张力仪，在85℃下，转速为3000 转/分条件下，测定上述0.2％浓度的自增粘表面活性剂组合物在矿化度为10万mg/L，钙镁离子含量800mg/L现场地层水中与脱水原油之间的界面张力，再将0.2％浓度的自增粘表面活性剂组合物的现场水溶液装入老化釜中，在120℃下老化72h，再次在85℃下，转速为3000 转/分条件下，测试与脱水原油之间的界面张力，结果见表1。

（3）模拟驱油实验

岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm的人工岩心上进行，驱替试验温度为90℃，先用现场注入水驱替至含水98%，再注入0.5PV的0.2%的自增粘表面活性剂组合物的现场水溶液，再驱至含水98%，计算采收率，测试结果如表1所示。

实施例2

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于步骤（4）中阴离子和阳离子表面活性剂按物质的量比1:1.2。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例3

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于步骤（4）中阴离子和阳离子表面活性剂按物质的量比1:1。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例4

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于步骤（4）中阴离子和阳离子表面活性剂按物质的量比1:0.5。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例5

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于步骤（4）中阴离子和阳离子表面活性剂按物质的量比1:5。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例6

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于前驱体的结构式为：

其中R₁选自C14的烷基；R₂为C3的烷基；n为15。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例7

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于前驱体的结构式为：

其中R₁选自C12的烷基；R₂为C2的烷基；n为6。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例8

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于前驱体的结构式为：

其中R₁选自C10的烷基；R₂为C3的烷基；n为12。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

实施例9

1. 自增粘表面活性剂组合物制备

试验步骤同实施1，区别在于制得的阳离子表面活性剂结构中的X为Br。

2. 自增粘表面活性剂组合物性能评价

除自增粘表面活性剂组合物组成比例不同以外，性能评价方法同实施例1。为便于比较，将评价结果列于表1。

比较例1

用实施例1中制得的阴离子表面活性剂单独替代自增粘表面活性剂组合物，进行粘度、界面张力、模拟驱油性能评价，将评价结果列于表1。

比较例2

用实施例1中制得的阳离子表面活性剂单独替代自增粘表面活性剂组合物，进行粘度、界面张力、模拟驱油性能评价，将评价结果列于表1。

表1 实施例和比较例中自增粘表面活性剂组合物性能评价结果

Claims (8)

1.一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于：该组合物是由结构相似的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂组成，阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的物质的量比为1:0.5~1:5；阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂是由相同的前驱体制备而成，该前驱体的结构中至少含有烷基、苯环、聚醚链段以及叔胺基；

所述阴离子表面活性剂的结构式为：

其中R₁选自C8-C14的烷基、烯基中的至少一种；R₂为C2或C3的一种，n为2-15；

所述阳离子表面活性剂的结构式为：

其中R₁选自C8-C14的烷基、烯基中的至少一种；R₂为C2或C3的一种，R₃为甲基或苄基的一种；n为2-15；X为卤素。

2.根据权利要求1所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于所述前驱体的结构式为：

其中R₁选自C8-C14的烷基、烯基中的至少一种；R₂为C2或C3的一种，n为2-15。

3.根据权利要求1所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于所述组合物包括水。

4.根据权利要求1所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于所述的阴离子表面活性剂是由前驱体经磺化反应制得。

5.根据权利要求1所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于所述的阳离子表面活性剂是由前驱体经季铵化反应制得。

6.根据权利要求1所述的一种调驱用含聚醚链段的自增粘表面活性剂组合物，其特征在于该组合物中阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的物质的量比为1:0.8~1:1.2。

7.一种中低渗透油藏的驱油方法，其特征是将包括权利要求1-6中任一项所述调驱组合物注入中低渗透油藏进行驱油。

8.根据权利要求7所述的中低渗透油藏的驱油方法，其特征在于所述的中低渗透油藏的渗透率为0.1-100mD。