CN115028785A - 一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，按重量份数，组分为：脂肪醇聚氧乙烯醚；顺丁烯二酸酐；α‑稀基磺酸钠；无水乙酸钠；过硫酸铵；溶剂；其制备方法的步骤为：S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚、顺丁烯二酸酐、α‑稀基磺酸钠、无水乙酸钠、过硫酸铵、去离子水称取各原料；S2，将顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入无水乙酸钠在三颈烧瓶中反应，搅拌直至反应物全部融溶，然后升温，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；S3，待上述反应得到的产物与等摩尔的α‑烯基磺酸钠作为反应物，向反应液中匀速滴入引发剂，控制反应温度，滴定完后继续反应，可得耐温耐盐型驱油用表面活性剂；工艺简单，价格相对较低，易操作，污染少。

Description

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油田化学品技术领域，具体涉及一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂及其制备方法。

背景技术

目前在油田开发过程中，可开采油气资源量迅速减少，相对容易开采的高渗透率、高孔隙度油气储藏资源已经大面积减少。油气资源的开发重心已经向微裂缝多、渗透率低的非常规致密储层逐步转移。而对于低渗透致密储层，由于其裂缝多且微小，常规注水开发很难顺利进入完成油水置换过程。因此，如何顺利完成致密储层微裂缝系统的油水置换，将其中的原油转移到易于驱替的大裂缝或者人造裂缝通道中是低渗透致密储层开发的研究重点。严重影响油气开发效果。

表面活性剂是一种带有疏水和亲油基团的化合物，对于难以动用的储量需要用表面活性剂辅助开采，当表面活性剂注入地层当中，可以改善裂缝壁面的润湿性，调整油水界面张力，将岩层表面改善为亲水性，增大毛细管力，促进自发渗吸的进行，进入小孔隙，将附着在岩壁上的原油剥离分散在表面活性剂胶束中带到大孔隙，同时表面活性剂的存在会使得油水界面张力有所减小，使得原本存在于小孔径裂缝中的原油更容易被置换到大孔隙或者人造裂缝中，实现油水置换，便于后续驱替。

但是现有的大部分表面活性剂对高盐高温油藏异常敏感，离子会影响高温高盐度地层水中的表面活性剂的性能，对油田开发造成了一定难度。因此，开发出耐温耐盐、乳化驱油效果好的表面活性剂越来越得到重视。本文合成的表面活性剂在耐温耐盐性以及驱油性方面效果较好，具有一定应用价值。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供提供一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂及其制备方法，解决了现有表面活性剂对高盐高温油藏异常敏感不适用的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，按重量份数，包括以下组分：

脂肪醇聚氧乙烯醚10～15份；顺丁烯二酸酐11～16份；α-稀基磺酸钠20～30份；无水乙酸钠0.1～0.2份；过硫酸铵0.1～0.2份；溶剂50～150份。

所述的溶剂为去离子水，去离子水电阻值为18.2Ω。

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚10～15份、顺丁烯二酸酐11～16份、α-稀基磺酸钠20～30份、无水乙酸钠0.1～0.2份、过硫酸铵0.1～0.2份、去离子水50～150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.1～0.2份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应5～6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的组分（脂肪醇聚氧乙烯醚10～15份；顺丁烯二酸酐11～16份；α-稀基磺酸钠20～30份；无水乙酸钠0.1～0.2份；过硫酸铵0.1～0.2份；溶剂50～150份）优选的最佳配比优势在于随着马来酸酐量的增加，反应酯化率相应提高，反应体系在顺丁烯二酸酐稍过量转化率时达到最高，再继续增加马来酸酐的量，酯化率提高不明显，也对原料造成浪费，过量的马来酸酐对后续和合成的分离提纯带来一定难度，在马来聚醚单体转化率达到96%使低聚反应转化率更加高，得到的产物纯度很高，性能优势更加明显。

本发明马来聚醚单酯单体的加入大大提高了表面活性剂的耐盐性能，能满足油田上砂岩中高温油水情况下驱油的要求，此外，合成的表面活性剂聚合物拥有较长的碳链，可以起到在高矿化度地层水与钙镁离子存在的情况下油水置换的要求。

利用本发明制备的表面活性剂可在高温、高盐性条件下进行操作，与地层的配伍性良好，可以有效的应对目前驱油用表面活性剂对于高盐高温油藏的不适用性，从而使其具有一定的抗温抗盐性，并且其驱油效果出色。本发明合成方法生产的产品残留单体含量低，得到了相对较小的分子质量、较好的抗温抗盐性和很好稳定性的低聚表面活性剂。其制备的装备工艺简单，价格相对较低，易操作，污染少，易于工业化生产。

附图说明

图1为表面张力与浓度的关系图。

图2为界面张力与浓度的关系图。

图3为不同浓度表面活性剂与油岩接触角图。

图4为表面活性剂与油岩的接触角大小对比图。

图5为不同条件乳状液显微镜对比图。

图6为不同浓度产物静态洗油效率图。

图7为不同时间洗油实验图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的表面活性剂是在一定高温高盐油藏条件下使用，并具有驱油效果，它的反应机理是：1）降低油水界面张力：具有双亲结构的表面活性剂在油水两相界面上吸附，增加毛细管数能显著降低剩余油饱和度，从而启动剩余油，使其更好的被驱动。2）乳化作用：表面活性剂聚集体可以溶解孔隙中的原油，使其分散，剥离成乳状液，从而改善油水流度，减小粘性指进，扩大驱替波及范围。3）改善岩石表面润湿性：表面活性剂分子能够吸附在地层岩石表面，降低固－液界面能，改善岩石润湿性，使油湿性岩石表面转变为水湿岩石表面，从而将原油剥离。4）提高表面电荷密度：离子型表面活性剂进入地层，可以增强界面电荷密度，从而使岩石，油滴之间的电荷排斥增大，有利于原油采出。

下面通过具体实施例对本发明进行详细的说明：

实施例1

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，按重量份数，包括以下组分：

脂肪醇聚氧乙烯醚10份；顺丁烯二酸酐11份；α-稀基磺酸钠20份；无水乙酸钠0.1份；过硫酸铵0.1份；溶剂50份；

所述的溶剂为去离子水，去离子水电阻值为18.2Ω。

实施例2

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，按重量份数，包括以下组分：

脂肪醇聚氧乙烯醚13份；顺丁烯二酸酐13份；α-稀基磺酸钠25份；无水乙酸钠0.15份；过硫酸铵0.15份；溶剂100份；

所述的溶剂为去离子水，去离子水电阻值为18.2Ω。

实施例3

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，按重量份数，包括以下组分：

脂肪醇聚氧乙烯醚15份；顺丁烯二酸酐16份；α-稀基磺酸钠30份；无水乙酸钠0.2份；过硫酸铵0.2份；溶剂150份；

所述的溶剂为去离子水，去离子水电阻值为18.2Ω。

实施例4

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚10份、顺丁烯二酸酐11份、α-稀基磺酸钠20份、无水乙酸钠0.1份、过硫酸铵0.1份、去离子水50份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.1份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应5h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂。

结果显示反应5小时转化率为78%，界面张力为0.8Mn/m。

实施例5

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚13份、顺丁烯二酸酐13份、α-稀基磺酸钠25份、无水乙酸钠0.15份、过硫酸铵0.15份、去离子水100份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.15份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应5.5h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂。

结果显示反应5.5小时转化率为80%，界面张力能力为0.64Mn/m。

实施例6

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚15份、顺丁烯二酸酐16份、α-稀基磺酸钠30份、无水乙酸钠0.2份、过硫酸铵0.2份、去离子水150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.2份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂。

结果显示反应6小时转化率为83%，界面张力为0.5Mn/m。

实施例7

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚15份、顺丁烯二酸酐16份、α-稀基磺酸钠30份、无水乙酸钠0.2份、过硫酸铵0.2份、去离子水150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.2份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂；

配置钙镁离子浓度为2000mg/L矿化度10000-50000模拟地层水制成0.1%-0.5%质量浓度的表面活性剂溶液，静置2h，观察产物溶液的溶解性以及配伍情况。

结果显示：测试了质量分数0.1-0.5%产物在矿化度10000-50000mg/L的模拟地层水中的溶解性，发现该表面活性剂能迅速溶于模拟地层水，并且无沉淀产生，静置2h甚至2天后依然没有变化，说明产物抗盐性较好。

实施例8

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚15份、顺丁烯二酸酐16份、α-稀基磺酸钠30份、无水乙酸钠0.2份、过硫酸铵0.2份、去离子水150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.2份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂；

使用全自动表面张力仪于室温下测试一定浓度梯度产物的表面张力值；使用旋滴界面张力仪测试不同质量浓度产物的界面张力值，控制转速5000 r/min，温度60℃，然后将表面活性剂水溶液置于烘箱，温度控制120℃，48h后老化后溶液的界面张力再次测定，对其耐温性进行评定。

结果显示：表面活性剂在60℃下首先界面张力随着质量浓度的增加逐渐减小，然后在0.5%时略有上升，总体五个浓度梯度的表面活性剂降低界面张力的能力都在10^-1具有一定降低界面张力的能力，并且在120℃老化后仍能具有降低界面张力到10^-1的能力耐温性能良好，后续与其他类型表面活性剂复配有望达到超低界面张力的能力。

实施例9

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚15份、顺丁烯二酸酐16份、α-稀基磺酸钠30份、无水乙酸钠0.2份、过硫酸铵0.2份、去离子水150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.2份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂；

将天然岩心切片，用原油在60℃条件下浸泡，封存老化两周，然后烘干备用。用光学接触角测定0.1%-0.5%浓度的产物溶液在原油浸泡后表面的接触角，接触时间为60s，重复测量3次后取平均值。

结果显示：岩心片经过原油浸泡过测量接触角为101°，大于100°，表明原油老化处理之后的岩心具有油湿性，并且表面活性剂与油湿性岩心接触后，接触角在不同的浓度下都体现出明显的减幅，即亲油性减弱，说明表面活性剂可以吸附在岩心表面或岩石表面的油膜上，使疏水基团面向岩心表面，而亲水基团则面向表面活性剂水溶液本身，并且随着浓度的增大，接触角逐渐减小，在一定程度上，会在岩石表面发生润湿性反转，使岩石表面的亲水性增强，吸附在岩石上的原油从岩石表面更容易脱落。

实施例10

一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚15份、顺丁烯二酸酐16份、α-稀基磺酸钠30份、无水乙酸钠0.2份、过硫酸铵0.2份、去离子水150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.2份的过硫酸铵作为引发剂为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂；

将石英砂（200目）与原油以质量比3:1混合均匀，放在60℃真空干燥箱中老化48h，施加1MPa压力使油砂模拟渗透率储层，原油饱和后。老化冷却后取油砂30g装入100mL具塞量筒中，然后将不同浓度表面活性剂加入量筒至100mL刻度线处，盖紧盖子密封，放入烘箱，在60℃下静置一周，观察静态洗油效率，洗油效率等于析出油的质量除以油砂含油质量。

结果显示：随着时间的增加，静态洗油效率逐渐增加，并且在某一时间出现平稳的趋势，此后时间的洗油效率不再增加，其原因在于随着浓度增大，表面活性剂中分子数量增加，体系表面活性增强，有助于采油效率的提高，并且表面活性剂具有的两亲结构，合成表面活性剂带有的较长的碳链，长碳链也加强了其亲油性能，使洗油效率提升。

图1是不同质量浓度梯度表面张力变化值以及临界胶束浓度值，结果显示随着浓度的增高，表面张力不断下降，表面活性较好，较少的表面活性剂使用量就可以达驱油的效果。对测试结果绘图并拟合交点，交点显示产物临界胶束浓度为0.271g/L，说明表面活性剂可以在较少的用量下在驱油过程中产生作用；表面张力为32.10mN/m，表明产物具有一定降低表面张力的能力，表现出较好的表面活性，具备一定的油田使用条件，可以用于表面活性剂驱油使用。

图2是120℃、60℃不同质量浓度梯度界面面张力变化值，结果显示，两个温度下，界面张力值随着浓度的增加逐渐降低，在120℃之后任然保持较低的界面张力，说明表面活性剂耐温性能优异。

图3是不同浓度表面活性剂与油岩接触角实物图,图4是不同浓度表面活性剂与油岩具体值大小,结果显示，表面活性剂在随着浓度增加，润湿性良好，可以将油湿性岩心改变为水湿性。

图5是不同浓度条件下乳状液显微镜对比图，结果显示，表面活性剂可以将原油乳化为微乳状态，粒径小，并且分布均匀，随着表面活性剂浓度的增加，乳状液粒径逐渐减小。

图6是不同时间下不同浓度的洗油效率图,图7中a-f是不同时间下不同浓度的洗油实物图，结果显示，随着浓度的增加，洗油效率逐渐提高。

Claims (3)

1.一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，按重量份数，其特征在于，包括以下组分：

脂肪醇聚氧乙烯醚10～15份；顺丁烯二酸酐11～16份；α-稀基磺酸钠20～30份；无水乙酸钠0.1～0.2份；过硫酸铵0.1～0.2份；溶剂50～150份。

2.根据权利要求1所述的一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂，其特征在于，所述的溶剂为去离子水，去离子水电阻值为18.2Ω。

3.一种耐温耐盐型驱油用表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，按脂肪醇聚氧乙烯醚10～15份、顺丁烯二酸酐11～16份、α-稀基磺酸钠20～30份、无水乙酸钠0.1～0.2份、过硫酸铵0.1～0.2份、去离子水50～150份称取各原料；

S2，将步骤S1称取的顺丁烯二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚溶于蒸馏水中，混合均匀，加入步骤S1称取无水乙酸钠在250mL的三颈烧瓶中反应，以300min/r的搅拌速率50℃下搅拌直至反应物全部融溶，然后升温至100℃，反应时间大约4h，待酸值不变时，停止反应，得到红褐色粘稠液体；

S3，待上述反应得到的红褐色粘稠液体与等摩尔的α-烯基磺酸钠作为反应物，向上述混合物中匀速滴入0.1～0.2份的过硫酸铵作为引发剂，控制反应温度在85℃，滴定完后继续反应5～6h，可得到淡黄色粘稠状透明液体马来酸聚醚单酯-α-烯基磺酸钠共聚物，即为耐温耐盐型驱油用表面活性剂。

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