CN115404068A - 一种二氧化碳驱油用发泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二氧化碳驱油用发泡剂及其制备方法，属于二氧化碳驱油技术领域。本发明提供的二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：烷基苯磺酸钠15～30份，N‑十二烷基氨基羧酸钠3～8份，甜菜碱型表面活性剂10～25份，反离子化合物0.01～0.5份，补强剂1～2份，稳泡剂0.1～2份，螯合剂0.2～1份和水80～130份。本发明提供的发泡剂的发泡能力和稳泡能力强，性能受温度的影响小，地层配伍性好，成本较低，发泡后的泡沫通过改善流度比，显著降低油水界面张力，具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，提高洗油效率和增加地层能量，从而提高低渗透油藏的采收率。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳驱油技术领域，尤其涉及一种二氧化碳驱油用发泡剂及其制备方法。
背景技术
目前世界上很多国家新增原油地质储量(尤其是陆上油田)难度越来越大，潜力越来越小。陆上油田大部分属于陆相沉积储层，非均质严重，原油粘度大，导致含水率上升较快，水驱采收率较低。油田经过一次和二次开采后已经进入高含水期，如何提高原油采收率，最大限度地开发剩余储量，已成为石油工业的一项重要任务。气驱是应用于复杂油藏，尤其是难开采油藏提高采收率的最有效的方法之一。但是在气体驱替过程中，存在着严重的技术问题，即由于地下原油和注入气体的粘度对比度大，从而导致不利的流度比，导致早期气体突破，使油层波及系数降低；而且由于油藏的非均质性，特别是存在裂缝或大孔道时，会产生严重气窜，采油量降低。
为了提高封堵高渗透层的能力，人们经过大量的研究发现，泡沫具有比聚合物或胶更好的进入并降低高渗透层渗透性的能力。通过添加泡沫剂和气体混合，以泡沫流体的形式进行驱替，可有选择性地封堵高渗透带，调整吸液剖面，增大波及系数。气驱泡沫封堵应用过程中遇到的最大困难是难以形成长期稳定的泡沫。
目前三次采油用泡沫剂大多采用多元复配体系，同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂，部分配方中还加入碱、醇、聚合物等助剂。如专利CN101619210A提供了一种用于低渗透油藏二氧化碳泡沫稳定剂，该剂选用烷基苯磺酸钠为发泡剂，稳泡剂由改性胍胶、羟乙基纤维素、十二醇组成，烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂，采用该剂作为发泡主剂使得体系的耐盐性能有限，影响其泡沫性能，发泡剂的使用周期短。再如专利CN1093589C公开了一种泡沫复合驱油方法，其中使用0.5％-1.5％的碱、0.05％-0.5％的表面活性剂和0.05％-0.5％的聚合物组成泡沫剂组合物，由于体系含无机碱，对地层和油井带来伤害，引起腐蚀设备和管道等问题，而且无机碱会严重降低聚合物的粘度，为达到所需的粘度只得大大提高聚合物的使用浓度，使采油综合成本提高。
因此，提供一种成本低、稳定性好且能够提高油藏采收率的发泡剂，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳驱油用发泡剂及其制备方法，本发明提供的二氧化碳驱油用发泡剂发泡能力和稳泡能力强，性能受温度的影响小，地层配伍性好，成本较低，发泡后的泡沫通过改善流度比，显著降低油水界面张力，具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，提高洗油效率和增加地层能量，从而提高低渗透油藏的采收率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠15～30份，N-十二烷基氨基羧酸钠3～8份，甜菜碱型表面活性剂10～25份，反离子化合物0.01～0.5份，补强剂1～2份，稳泡剂0.1～2份，螯合剂0.2～1份和水80～130份。
优选地，所述N-十二烷基氨基羧酸钠的化学式为C12H25-NH(CH2)nCOONa，其中n＝1、2或3。
优选地，所述甜菜碱型表面活性剂为椰油酰胺基丙基甜菜碱。
优选地，所述反离子化合物为水杨酸钠。
优选地，所述补强剂为纳米硅酸盐。
优选地，所述稳泡剂为聚乙烯醇。
优选地，所述螯合剂为EDTA。
本发明提供了上述技术方案所述二氧化碳驱油用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠、甜菜碱型表面活性剂和水混合，得到混合液；
(2)向所述步骤(1)得到的混合液中依次加入反离子化合物、补强剂、稳泡剂和螯合剂，得到二氧化碳驱油用发泡剂。
优选地，所述步骤(1)中水的温度为60～80℃。
本发明提供了上述技术方案所述二氧化碳驱油用发泡剂或按照上述技术方案所述制备方法制备的二氧化碳驱油用发泡剂在油田开采中的应用。
本发明提供了一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：烷基苯磺酸钠15～30份，N-十二烷基氨基羧酸钠3～8份，甜菜碱型表面活性剂10～25份，反离子化合物0.01～0.5份，补强剂1～2份，稳泡剂0.1～2份，螯合剂0.2～1份和水80～130份。本发明通过采用烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠和甜菜碱型表面活性剂复配的方式，可以使发泡剂的起泡能力强，稳定性好；通过加入反离子化合物，能够使表面活性剂形成具有弹性结构的网络，同时提高体系的粘度，通入超临界二氧化碳后，经过发泡，产生的泡沫丰富、细腻，同时泡沫的直径尺寸较小，半衰期较长；通过加入补强剂可以使发泡剂中的分子链刚性增加，提高了体系的强度，从而显著增加了发泡剂的使用周期，并且保持长期稳定的渗透率，同时提高了泡沫的热力学稳定性；通过加入稳泡剂可以接降低泡沫的破损，进一步提高其发泡性能；通过加入少量的螯合剂，可以提高体系的粘合性，进而提高发泡剂的使用周期；泡沫剂的发泡能力和稳泡能力强，性能受温度的影响小，地层配伍性好，成本较低，发泡后的泡沫通过改善流度比，显著降低油水界面张力，具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，提高洗油效率和增加地层能量，从而提高低渗透油藏的采收率。实施例的结果显示，本发明提供的二氧化碳驱油用发泡剂的发泡体积达到580mL，泡沫半衰期超过120h。
具体实施方式
本发明提供了一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠15～30份，N-十二烷基氨基羧酸钠3～8份，甜菜碱型表面活性剂10～25份，反离子化合物0.01～0.5份，补强剂1～2份，稳泡剂0.1～2份，螯合剂0.2～1份和水80～130份。
按重量份数计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括烷基苯磺酸钠15～30份，优选为18～25份，更优选为20～23份。在本发明中，所述烷基苯磺酸钠优选为碳链长度为12至16的烷基苯磺酸钠，更优选为碳链长度为14至15的烷基苯磺酸钠。本发明通过控制烷基苯磺酸钠的链长，可以进一步提高起泡剂的界面张力，从而使其具有更长的使用周期。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括N-十二烷基氨基羧酸钠3～8份，优选为4～7份，更优选为5～6份。在本发明中，所述N-十二烷基氨基羧酸钠的化学式优选为C12H25-NH(CH2)nCOONa，其中n＝1、2或3。本发明通过加入少量的N-十二烷基氨基羧酸钠，可以使发泡剂具有更好的起泡性能、泡沫稳定性和耐油性。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括甜菜碱型表面活性剂10～25份，优选为15～20份。在本发明中，所述甜菜碱型表面活性剂优选为椰油酰胺基丙基甜菜碱。本发明通过加入一定量的甜菜碱型表面活性剂，可以使发泡剂具有很好的耐盐性。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括反离子化合物0.01～0.5份，优选为0.05～0.4份，更优选为0.1～0.3份。在本发明中，所述反离子化合物优选为水杨酸钠。本发明通过加入反离子化合物，能够使表面活性剂形成具有弹性结构的网络，同时提高体系的粘度，通入超临界二氧化碳后，经过发泡，产生的泡沫丰富、细腻，同时泡沫的直径尺寸较小，半衰期较长。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括补强剂1～2份，优选为1.2～1.5份。在本发明中，所述补强剂优选为纳米硅酸盐，更优选为纳米硅酸钠。本发明通过加入补强剂可以使发泡剂中的分子链刚性增加，提高了体系的强度，从而显著增加发泡剂的使用周期，并且保持长期稳定的渗透率，同时提高泡沫的热力学稳定性；同时纳米硅酸盐还可以提高表面活性剂在界面的吸附密度，并且通过氢键和范德华力又形成网络结构，提高发泡剂的强度。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括稳泡剂0.1～2份，优选为0.5～1.5份，更优选为1～1.2份。在本发明中，所述稳泡剂优选为聚乙烯醇。本发明通过加入稳泡剂可以提高泡沫的稳定性，降低泡沫的破损，进一步提高其发泡性能。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括螯合剂0.2～1份，优选为0.5～0.8份。在本发明中，所述螯合剂优选为EDTA。本发明通过加入少量的螯合剂，可以提高体系的粘合性，进而提高发泡剂的使用周期。
以烷基苯磺酸钠的质量为15～30份计，制备本发明所述二氧化碳驱油用发泡剂的原料包括水80～130份，优选为90～120份，更优选为100～110份。在本发明中，所述水作为溶剂存在。
本发明对所述原料的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
本发明提供的泡沫剂的发泡能力和稳泡能力强，性能受温度的影响小，地层配伍性好，成本较低，发泡后的泡沫通过改善流度比，显著降低油水界面张力，具有扩大波及体积和提高驱油效率的作用，提高洗油效率和增加地层能量，从而提高低渗透油藏的采收率。
本发明提供了上述技术方案所述二氧化碳驱油用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠、甜菜碱型表面活性剂和水混合，得到混合液；
(2)向所述步骤(1)得到的混合液中依次加入反离子化合物、补强剂、稳泡剂和螯合剂，得到二氧化碳驱油用发泡剂。
本发明将烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠、甜菜碱型表面活性剂和水混合，得到混合液。在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的速率和时间没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。
在本发明中，所述混合的方式优选为先将烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠和甜菜碱型表面活性剂混合，然后加入水，得到混合液。本发明通过上述混合方式，能够使烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠和甜菜碱型表面活性剂混合的更加均匀。
在本发明中，所述水的温度优选为60～80℃，更优选为70℃。在本发明中，当水的温度不满足上述条件时，本发明优选对水进行加热。本发明对所述加热的方式没有特殊的限定，能够使水的温度符合要求即可。本发明通过控制水的温度，能够使烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠和甜菜碱型表面活性剂在水中充分分散。
得到混合液后，本发明向所述混合液中依次加入反离子化合物、补强剂、稳泡剂和螯合剂，得到二氧化碳驱油用发泡剂。
在本发明中，所述反离子化合物、补强剂、稳泡剂和螯合剂的加入优选在搅拌条件下进行。本发明对所述搅拌的速率和时间没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。
本发明的制备方法简单，有利于工业上的应用。
本发明还提供了上述技术方案所述二氧化碳驱油用发泡剂或按照上述技术方案所述制备方法制备的二氧化碳驱油用发泡剂在油田开采中的应用。本发明对所述应用的具体方式没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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
一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠15份，N-十二烷基氨基羧酸钠4份，甜菜碱型表面活性剂15份，反离子化合物0.05份，补强剂1份，稳泡剂0.2份，螯合剂0.5份和水100份；
所述烷基苯磺酸钠为碳链长度为15的烷基苯磺酸钠；所述N-十二烷基氨基羧酸钠的化学式为C12H25-NH(CH2)2COONa；所述甜菜碱型表面活性剂为椰油酰胺基丙基甜菜碱；所述反离子化合物为水杨酸钠；所述补强剂为纳米硅酸钠；所述稳泡剂为聚乙烯醇；所述螯合剂为EDTA；
所述二氧化碳驱油用发泡剂的制备方法，由以下步骤组成：
(1)先将烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠和甜菜碱型表面活性剂搅拌混合，然后加入水，得到混合液；所述水的温度为70℃；
(2)向所述步骤(1)得到的混合液中依次加入反离子化合物、补强剂、稳泡剂和螯合剂，得到二氧化碳驱油用发泡剂。
实施例2
一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠20份，N-十二烷基氨基羧酸钠4份，甜菜碱型表面活性剂10份，反离子化合物0.2份，补强剂1.2份，稳泡剂0.5份，螯合剂0.5份和水120份；
其他条件和实施例1相同。
实施例3
一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠25份，N-十二烷基氨基羧酸钠6份，甜菜碱型表面活性剂20份，反离子化合物0.5份，补强剂2份，稳泡剂1份，螯合剂0.2份和水110份；
其他条件和实施例1相同。
实施例4
一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠20份，N-十二烷基氨基羧酸钠3份，甜菜碱型表面活性剂25份，反离子化合物0.3份，补强剂1.5份，稳泡剂0.3份，螯合剂0.3份和水120份；
其他条件和实施例1相同。
实施例5
一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠30份，N-十二烷基氨基羧酸钠5份，甜菜碱型表面活性剂15份，反离子化合物0.2份，补强剂1.5份，稳泡剂1份，螯合剂0.5份和水130份；
其他条件和实施例1相同。
性能测试，根据GB/T7462改进Ross-Miles法和搅拌法(Waring-Blender法)对实施例1～5制备的二氧化碳驱油用发泡剂的发泡能力和泡沫稳定性进行测试，泡沫剂浓度1％，其结果如表1所示。
表1实施例1～5制备的二氧化碳驱油用发泡剂的发泡能力和泡沫稳定性
| 实施例 | 发泡体积/mL | 泡沫半衰期/h |
| 实施例1 | 586 | 142 |
| 实施例2 | 603 | 127 |
| 实施例3 | 617 | 134 |
| 实施例4 | 598 | 108 |
| 实施例5 | 611 | 129 |
由表1可以看出，本发明制备的二氧化碳驱油用发泡剂具有发泡体积大，同时泡沫半衰期长，稳定性好的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种二氧化碳驱油用发泡剂，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：
烷基苯磺酸钠15～30份，N-十二烷基氨基羧酸钠3～8份，甜菜碱型表面活性剂10～25份，反离子化合物0.01～0.5份，补强剂1～2份，稳泡剂0.1～2份，螯合剂0.2～1份和水80～130份。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油用发泡剂，其特征在于，所述N-十二烷基氨基羧酸钠的化学式为C12H25-NH(CH2)nCOONa，其中n＝1、2或3。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油用发泡剂，其特征在于，所述甜菜碱型表面活性剂为椰油酰胺基丙基甜菜碱。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油用发泡剂，其特征在于，所述反离子化合物为水杨酸钠。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油用发泡剂，其特征在于，所述补强剂为纳米硅酸盐。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油用发泡剂，其特征在于，所述稳泡剂为聚乙烯醇。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油用发泡剂，其特征在于，所述螯合剂为EDTA。
8.权利要求1～7任意一项所述二氧化碳驱油用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烷基苯磺酸钠、N-十二烷基氨基羧酸钠、甜菜碱型表面活性剂和水混合，得到混合液；
(2)向所述步骤(1)得到的混合液中依次加入反离子化合物、补强剂、稳泡剂和螯合剂，得到二氧化碳驱油用发泡剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水的温度为60～80℃。
10.权利要求1～7任意一项所述二氧化碳驱油用发泡剂或按照权利要求8或9所述制备方法制备的二氧化碳驱油用发泡剂在油田开采中的应用。
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