CN115368882B

CN115368882B - 一种油田用相渗调节剂及其制备方法

Info

Publication number: CN115368882B
Application number: CN202211298479.2A
Authority: CN
Inventors: 张宁; 宋平; 张晔桐
Original assignee: Dongying Huiyou Petroleum New Technology Development Co ltd
Current assignee: Dongying Huiyou Petroleum New Technology Development Co ltd
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2042-10-24
Also published as: CN115368882A

Abstract

本发明涉及油田化学剂制备技术领域，具体涉及一种油田用相渗调节剂及其制备方法。本发明选择特定种类表面活性剂复配，降低体系表面张力，并加入特定增效剂，利用增效剂分子结构中所含羟基，与表面活性剂形成分子间氢键，扩大表面活性剂的铺展程度，有效提高相渗调节剂的作用范围，发挥显著增效作用；并且由于本发明增效剂为纳米尺寸，可提高体系中其他组分的相容性、分散性，有助于各组分充分均匀混合，确保各组分复配后可发挥优异性能。

Description

一种油田用相渗调节剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田化学剂制备技术领域，具体涉及一种油田用相渗调节剂及其制备方法。

背景技术

随着油田开发进入中后期阶段，大量的注入水沿水洗强度较高的高渗透带窜流，并且大多数油藏的残余油分布复杂，导致油田产出液中含水量过高，降低了原油的采收率，加大了污水处理量，严重影响了油田生产的经济效益。相对渗透率调节剂可降低基质岩层的水相渗透率，使大量的注入水难以进入产油井筒，降低产出液的含水量; 同时在注入带内，油相渗透率降低很少或不降低，可以保证油滴较容易地通过地层流入产油井筒。此外，相渗调节剂可改变岩石表面的润湿性，对于岩石表面原油的剥离具有一定的促进作用。因而相渗调节剂可延长单井增油有效期，在油田开发中具有重要意义。

CN106632840A公开了一种种油田压裂用相渗调节剂，其特征在于原料包括1%至4%的乳化剂、8%至10%的柴油、0.07%至0.2%的引发剂和余量的聚合单体和余量的水，其中，聚合单体和水的重量之比为5:2至45:7；聚合单体为丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺按重量比3至4：6至7：2至3混合而成的混合物；或/和，乳化剂为司盘80和吐温80按重量比3至4:7至9混合而成的混合物；或/和，柴油为0号柴油；或/和，引发剂为过硫酸铵。

CN104311731A公开了一种化学键合型相渗调节剂，其特征在于：主要由以下原料制成：丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、疏水单体、表面活性剂、引发剂；其中，丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯与疏水单体的摩尔比为94～97:1～3:1～2，表面活性剂的用量为丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、疏水单体三者总质量的0.5％～1.0％，引发剂的用量为丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、疏水单体三者总质量的0.1％～0.8％。

上述相渗调节剂主要通过聚合物作为活性成分发挥调节作用，但聚合物制备方法繁琐，合成过程中工艺参数较难控制，对最终产品性能影响较大，产品性能稳定性难以得到保证。

可见，亟需研发一种油田用相渗调节剂，能有效改变地层润湿性，具有优异的选择性控水效果，并且制备方法简便，满足中后期阶段油田开发需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田用相渗调节剂，选择特定种类表面活性剂复配，降低体系表面张力，并加入特定增效剂，利用增效剂分子结构中所含羟基，与表面活性剂形成分子间氢键，扩大表面活性剂的铺展程度，有效提高相渗调节剂的作用范围，发挥显著增效作用；并且由于本发明增效剂为纳米尺寸，可提高体系中其他组分的相容性、分散性，有助于各组分充分均匀混合，进一步发挥协同作用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种油田用相渗调节剂，其特征在于，由以下组分组成：表面活性剂、增效剂、乳化剂、溶剂；其中，所述表面活性剂包括氟碳表面活性剂与磺酸盐表面活性剂；所述增效剂为秸秆经酸解制得的纤维素；所述乳化剂为吐温和/或司盘；所述溶剂包括水与乙醇。

进一步地，本发明油田用相渗调节剂，由以下组分组成：氟碳表面活性剂1-10%、磺酸盐表面活性剂2-15%、增效剂5-10%、乳化剂2-6%、乙醇10-20%，以及余量的去离子水。

进一步地，所述增效剂制备方法包括如下步骤：粉碎秸秆，使其能通过20目筛；将粉碎后的秸秆加入5倍质量的去离子水中，搅拌1-2min；加入质量浓度68%的硫酸溶液，于60-80℃温度下搅拌3-4h；加入粉碎后的秸秆15-30倍质量的去离子水，待体系温度降至室温后进行过滤并用去离子水冲洗，得到絮状物粗产品；将所述絮状物粗产品分散于去离子水中，搅拌均匀后对所得混合物超声处理2-3h，干燥即得。

优选地，所述氟碳表面活性剂剂选自六氟环氧丙烷三聚体季铵盐、全氟壬烯氧基苯磺酸钠中的一种或两种。

优选地，所述磺酸盐表面活性剂选择脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的一种或两种。

进一步地，所述油田用相渗调节剂，还包含2-5%的季铵盐双子表面活性剂。

优选地，本发明油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐10%、脂肪酸甲酯磺酸盐15%、季铵盐双子表面活性剂5%、增效剂10%、吐温3%、司盘3%、乙醇20%，以及余量的去离子水。

进一步地，本发明油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐3-5%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠3-5%、脂肪酸甲酯磺酸盐2-4%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐2-4%、季铵盐双子表面活性剂2-3%、增效剂7-10%、吐温1-3%、司盘1-3%、乙醇15-20%，以及余量的去离子水。

本发明还提供一种上述油田用相渗调节剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

SS1：按比例称取各组分；

SS2：取反应釜，加入配方量一半的去离子水及配方量一半的增效剂，搅拌分散后加入氟碳表面活性剂，搅拌均匀；取另一反应釜，加入剩余的去离子水及剩余的增效剂，搅拌分散后加入磺酸盐表面活性剂，搅拌均匀；

SS3：取另一反应釜，加入乳化剂及乙醇，边搅拌边加入步骤SS2中两反应釜中混合物，400-600r/min搅拌1-3h，过滤、消泡，即得所述油田用相渗调节剂。

进一步地，步骤SS3中加入乳化剂及乙醇后，先加入季铵盐双子表面活性剂再加入步骤SS2中两反应釜中混合物。

本发明的有益效果：

本发明选择特定种类表面活性剂复配，降低体系表面张力，并加入特定增效剂，利用增效剂分子结构中所含羟基，与表面活性剂形成分子间氢键，扩大表面活性剂的铺展程度，有效提高相渗调节剂的作用范围，发挥显著增效作用；并且由于本发明增效剂为纳米尺寸，可提高体系中其他组分的相容性、分散性，有助于各组分充分均匀混合，确保各组分复配后可发挥优异性能。

本发明通过选择适宜种类的表面活性剂、增效剂、乳化剂、溶剂，并科学精细调整各成分用量，使得本发明相渗调节剂在具有优异相渗调节性能的基础上，避免了原料成本的大幅上升，较好地平衡了产品性能及生产成本。此外，本发明相渗调节剂生物毒性低，环保无污染，制备方法简便易行，可规模化生产。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。下面具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

一、制备实施例

1、实施例1

一种油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐1%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠1%、脂肪酸甲酯磺酸盐2%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐2%、增效剂5%、吐温1%、司盘1%、乙醇10%，以及余量的去离子水。

所述增效剂制备方法包括如下步骤：粉碎秸秆，使其能通过20目筛；将粉碎后的秸秆加入5倍质量的去离子水中，搅拌1-2min；加入质量浓度68%的硫酸溶液，于60℃温度下搅拌4h；加入粉碎后的秸秆20倍质量的去离子水，待体系温度降至室温后进行过滤并用去离子水冲洗，得到絮状物粗产品；将所述絮状物粗产品分散于去离子水中，搅拌均匀后对所得混合物超声处理2h，干燥即得。

所述油田用相渗调节剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

SS1：按比例称取各组分；

SS3：取另一反应釜，加入乳化剂及乙醇，加入季铵盐表面活性剂后，边搅拌边加入步骤SS2中两反应釜中混合物，600r/min搅拌2h，过滤、消泡，即得所述油田用相渗调节剂。

2、实施例2

一种油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐1%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠1%、脂肪酸甲酯磺酸盐2%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐2%、季铵盐双子表面活性剂2%、增效剂5%、吐温1%、司盘1%、乙醇10%，以及余量的去离子水。

所述增效剂制备方法包括如下步骤：粉碎秸秆，使其能通过20目筛；将粉碎后的秸秆加入5倍质量的去离子水中，搅拌1-2min；加入质量浓度68%的硫酸溶液，于65℃温度下搅拌4h；加入粉碎后的秸秆20倍质量的去离子水，待体系温度降至室温后进行过滤并用去离子水冲洗，得到絮状物粗产品；将所述絮状物粗产品分散于去离子水中，搅拌均匀后对所得混合物超声处理2h，干燥即得。

SS1：按比例称取各组分；

3、实施例3

一种油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐3%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠3%、脂肪酸甲酯磺酸盐4%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐4%、季铵盐双子表面活性剂3%、增效剂7%、吐温2%、司盘2%、乙醇15%，以及余量的去离子水。

所述增效剂制备方法包括如下步骤：粉碎秸秆，使其能通过20目筛；将粉碎后的秸秆加入5倍质量的去离子水中，搅拌1-2min；加入质量浓度68%的硫酸溶液，于70℃温度下搅拌3.5h；加入粉碎后的秸秆20倍质量的去离子水，待体系温度降至室温后进行过滤并用去离子水冲洗，得到絮状物粗产品；将所述絮状物粗产品分散于去离子水中，搅拌均匀后对所得混合物超声处理2h，干燥即得。

SS1：按比例称取各组分；

4、实施例4

一种油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐5%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠5%、脂肪酸甲酯磺酸盐8%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐7%、季铵盐双子表面活性剂5%、增效剂10%、吐温3%、司盘3%、乙醇20%，以及余量的去离子水。

SS1：按比例称取各组分；

5、实施例5

一种油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐10%、脂肪酸甲酯磺酸盐15%、季铵盐双子表面活性剂5%、增效剂10%、吐温3%、司盘3%、乙醇20%，以及余量的去离子水。

SS1：按比例称取各组分；

6、实施例6

一种油田用相渗调节剂，包括如下重量百分比的组分：全氟壬烯氧基苯磺酸钠10%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐15%、季铵盐双子表面活性剂5%、增效剂10%、吐温3%、司盘3%、乙醇20%，以及余量的去离子水。

SS1：按比例称取各组分；

7、对比例1

一种油田用相渗调节剂，与实施例3基本相同，区别在于，六氟环氧丙烷三聚体季铵盐含量为7%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠含量为7%、脂肪酸甲酯磺酸盐含量为8%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐含量为8%，水的含量作相应调整，为29%。

8、对比例2

一种油田用相渗调节剂，与实施例3基本相同，区别在于，六氟环氧丙烷三聚体季铵盐含量为5%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠含量为5%、脂肪酸甲酯磺酸盐含量为10%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐含量为10%，水的含量作相应调整，为29%。

对比例3

一种油田用相渗调节剂，与实施例3基本相同，区别在于，六氟环氧丙烷三聚体季铵盐含量为6%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠含量为10%、脂肪酸甲酯磺酸盐含量为9%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐含量为5%，水的含量作相应调整，为29%。

实施例1-6及对比例1-3油田用相渗调节剂组分构成及其重量百分比见表1。

表1中，A1：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐，获自金锦乐化学有限公司；A2：全氟壬烯氧基苯磺酸钠，获自大庆市贺瑞溪化工有限公司；B1：脂肪酸甲酯磺酸盐，获自济南辰旺化工科技有限公司；B2：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐，获自湖北兴恒业科技有限公司；C：季铵盐双子表面活性剂；获自湖北德科化学品有限公司；D：增效剂；E1：吐温；E2：司盘；F1：乙醇；F2：水。

表1 不同处理油田用相渗调节剂组成

采用动态接触角法,对实施例1～6和对比例1～3相渗调节剂处理后的压片岩心进行接触角测试，处理压片岩心的相渗调节剂浓度为2000mg/L。测试结果见表2，其中，空白组为用去离子水处理的压片岩心。

表2 不同处理相渗调节剂处理后接触角

由表2结果可知，实施例1-6相渗调节剂处理压片岩心后，可显著降低接触角，而使用空白组处理后，压片岩心接触角没有观察到明显改变。可见，本发明相渗调节剂可有效改变岩石润湿性，使其表面变得更为水湿。对比例1-3在实施例基础上增大了表面活性剂用量，然而对比例1-3处理后的压片岩心，接触角相较于实施例并无明显差异，表明表面活性剂用量超过一定范围后，对相渗调节剂的润湿改变性能并无突出贡献，因此从生产成本角度考虑，需精细调节表面活性剂用量，控制其总用量。由此可知，本发明较好地平衡了产品性能及生产成本。

采用单管填砂模型法测试相渗调节剂的改变油相及水相渗透率的性能。测试步骤为：(1)制备模拟地层水，测量孔隙体积和模拟地层水渗透率；(2)注煤油直到不再出水，测煤油相渗透率；(3)注模拟地层水直到不再出油，测模拟地层水相渗透率；(4)反向注入4PV相渗调节剂，恒温养护24h；(5)注模拟地层水，测试注入各相渗调节剂样品后地层水渗透率；(6)注煤油，测试注入各相渗调节剂样品后煤油渗透率。测试结果见表3，其中，填砂管直径2.5cm，长度50cm。实验温度为75℃。

表3 不同处理相渗调节剂性能测试

由表3结果可知，本发明相渗调节剂具有优异的选择性堵水性能，经本发明相渗调节剂处理后，油相渗透率降低率不到20%，与此同时，水相渗透率降低率大于80%，具有良好的油水选择性封堵效果。

对比例4-10相渗调节剂组分构成及其重量百分比见表4。其中，对比例7、8使用A1’替代实施例3的A1和A2、使用B1’替代实施例3的B1和B2。

A1’：烷基糖苷

B1’：十二烷基硫酸钠

表4 不同处理相渗调节剂组成

按照本文前述测试方法测量对比例4-10相渗调节剂的接触角、改变油相及水相渗透率的性能。

表5 不同处理相渗调节剂性能测试

由表5结果可知，本发明增效剂对相渗调节剂性能具有重要影响。对比例4相比于实施例3，未添加增效剂，对比例5相比于实施例3，增效剂添加量较小，最后获得的接触角降低效果及选择性堵水效果都较差。可能是由于，本发明增效剂分子中含有较多数量的羟基，可与相渗调节剂中的氟碳表面活性剂中含氟基团及磺酸盐表面活性剂中磺酸基团形成分子间氢键，扩大表面活性剂的铺展程度，有效提高相渗调节剂的作用范围。并且，由于本发明增效剂为纳米尺寸，加入组合物中可提高体系中其他组分的相容性、分散性，有助于各组分充分均匀混合，发挥协同作用。对比例6相比于实施例，增效剂添加量较大，但是最终性能并无显著改善，可能的原因是，体系中表面活性剂用量不变，增大增效剂用量也无法提高可形成氢键的数量，并且增大增效剂用量也会降低溶剂的百分比，可能导致其他组分溶解分散不佳，难以发挥预期功效。可见，本发明创造性地加入特定增效剂，并科学控制增效剂及其他组分用量，可使相渗调节剂具有优异的润湿改变性能及选择性堵水性能。

表6 不同处理相渗调节剂性能测试

由表6结果可知，改变表面活性剂具体种类或用量，都可能对本发明相渗调节剂性能造成不良影响。对比例7相比于实施例3，将氟碳表面活性剂及磺酸盐表面活性剂替换为烷基糖苷与十二烷基硫酸钠，由于烷基糖苷与十二烷基硫酸钠组合后表面张力相对较大，因此难以发挥理想的调节功效；对比例8在对比例7基础上再添加增效剂，最终性能也并无明显变化，可能是由于替换后的表面活性剂中基团难以与羟基形成氢键，因此无法与增效剂发挥协同作用；对比例9不含氟碳表面活性剂、对比例10不含磺酸盐表面活性剂，二者产品性能较对比例7与对比例8有一定提升，但与本申请实施例仍有较为明显的差距，说明本发明选择适宜的特定种类表面活性剂复配，可获得优异的表面活性，能够有效改变岩层表面润湿性，将中性润湿调节为强水湿，选择性堵水效果明显。

采用发光细菌法测定本发明油田用相渗调节剂的生物毒性，结果见表5。

表7 不同处理相渗调节剂毒性测试

由表7结果可知，本发明油田用相渗调节剂各EC₅₀值均大于30000mg/L，生物毒性等级均为无毒，满足 GB 4914-2008《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》中一级海域作业区排放要求，可直接排放。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其他方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种油田用相渗调节剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：氟碳表面活性剂1-10%、磺酸盐表面活性剂2-15%、增效剂5-10%、乳化剂2-6%、乙醇10-20%，以及余量的去离子水；所述磺酸盐表面活性剂选择脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的一种或两种；所述氟碳表面活性剂选自六氟环氧丙烷三聚体季铵盐、全氟壬烯氧基苯磺酸钠中的一种或两种；所述增效剂为秸秆经酸解制得的纤维素；所述乳化剂为吐温和/或司盘；所述增效剂制备方法包括如下步骤：粉碎秸秆，使其能通过20目筛；将粉碎后的秸秆加入5倍质量的去离子水中，搅拌1-2min；加入质量浓度68%的硫酸溶液，于60-80℃温度下搅拌3-4h；加入粉碎后的秸秆15-30倍质量的去离子水，待体系温度降至室温后进行过滤并用去离子水冲洗，得到絮状物粗产品；将所述絮状物粗产品分散于去离子水中，搅拌均匀后对所得混合物超声处理2-3h，干燥即得。

2.根据权利要求1所述的油田用相渗调节剂，其特征在于，还包含2-5%的季铵盐双子表面活性剂。

3.根据权利要求2所述的油田用相渗调节剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐10%、脂肪酸甲酯磺酸盐15%、季铵盐双子表面活性剂5%、增效剂10%、吐温3%、司盘3%、乙醇20%，以及余量的去离子水。

4.根据权利要求2所述的油田用相渗调节剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：六氟环氧丙烷三聚体季铵盐3-5%、全氟壬烯氧基苯磺酸钠3-5%、脂肪酸甲酯磺酸盐2-4%、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐2-4%、季铵盐双子表面活性剂2-3%、增效剂7-10%、吐温1-3%、司盘1-3%、乙醇15-20%，以及余量的去离子水。

5.根据权利要求1-4任一项所述的油田用相渗调节剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

SS1：按比例称取各组分；

6.根据权利要求5所述的油田用相渗调节剂的制备方法，其特征在于，步骤SS3中加入乳化剂及乙醇后，先加入季铵盐双子表面活性剂再加入步骤SS2中两反应釜中混合物。