CN115975619A - 一种表面活性剂复合物及其制备方法和在三次采油中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面活性剂复合物，该复合物按质量百分比由以下组分组成：脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐：15‑25%；阳离子双子表面活性剂：10‑15%；非离子表面活性剂：10‑20%；其余为水；以上各组分合计为100%。本发明的表面活性剂复合物无需额外添加醇和盐，即可将油水乳化形成中相微乳；所述复合物可在微小外力下将原油与水乳化，形成中相微乳，无需机械搅拌，有利于注入地层后在地层多孔介质的天然剪切作用下使原油自发乳化形成中相微乳。
Description
技术领域
本发明涉及一种由脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐和阳离子双子表面活性剂等复配的表面活性剂复合物及其制备方法和其在三次采油中的应用。
背景技术
石油是一个国家生存和发展不可或缺的战略资源，对我国经济发展起着尤为关键的作用，随着油田开发的不断深入，低产井越来越多，油井空抽现象越来越严重。
微乳液驱油在低渗透油藏的三次采油中取得了突破性成果，原油采收率得到了大幅度提高。微乳液是油和水在表面活性剂和助表面活性剂的作用下，在一定条件下自发形成的热力学稳定、各向同性、低粘度的透明或半透明的分散体系。微乳液分为单相微乳和多相微乳，中相微乳是多相微乳液中，与过剩水相和过剩油相达到三相平衡的Winsor III型微乳液。中相微乳液既可增溶油、又可增溶水，微乳液可将原油驱替液的界面张力降至超低，并使原油的增溶量达到最大值。中相的形成可大大提高驱油效率，在三次采油方面有特殊应用。
中国专利CN113583649A公开了一种中相微乳液及其制备工艺与应用，包括以下组分：主剂、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠、助剂和水，所述主剂包括烷基苯并二环己烷磺酸钠、烷基苊磺酸钠、烷基联苯磺酸钠、烷基芴磺酸钠和烷基茚满磺酸钠中的至少一种。该专利的中相微乳液用于驱油，可以大幅度提高原油采收率，同时降低成本。其中所述主剂均非常规表面活性剂品种，原料合成受限，需要从石油磺酸盐中提取，而石油磺酸盐结构复杂，特定组分提取困难。
中国专利CN202110388654.6公开了一种就地生成中相微乳洗油体系及其制备方法。体系包括0.5％～6.5％表面活性剂，1.5％～3.5％助表面活性剂，2.5％～4.5％盐，余量为水；其中，表面活性剂由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂按照质量比1:2～5:1混合构成。发明提供的中相微乳液洗油体系注入储层后，可进入目标储层细小孔喉，与储层残余油形成混相，实现高效驱替。其中需添加2.5%~4.5%的盐、1.5%~3.5%的正己醇、正丁醇或正戊醇。
本发明涉及一种用于制备中相微乳的表面活性剂复合物，该复合物无需额外添加醇、盐即可使原油和水乳化形成中相微乳，且可将油水间界面张力降至10-3mN/m数量级，用在三次采油领域可大幅提高原油采收率。
发明内容
本发明旨在提供一种含脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐和阳离子双子表面活性剂的表面活性剂复合物，该复合物无需额外添加醇和盐即可使原油和水自乳化，经静置后可形成中相微乳，且可将油水间界面张力降至超低。
本发明中，阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐结构中同时含有EO基团和PO基团，结构可调性强，且PO基团的引入增强了其与油相间的相互作用，而又不会显著降低表面活性剂的亲水性，因而脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐具有良好的界面性能；阳离子双子表面活性剂中有两个阳离子基团，电荷密度大；阴离子表面活性剂和阳离子双子表面活性剂的离子间具有强烈的库伦相互作用，复配后具有较强的聚集能力和在表（界）面的吸附能力，且硫酸根与磺酸根、羧酸根相比，电荷密度大，与阳离子结合更紧密，故与阳离子复配后可在油水界面紧密排列。
本发明提供了一种表面活性剂复合物，该复合物按质量百分比由以下组分组成：
（1）脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐：15-25%
（2）阳离子双子表面活性剂：10-15%
（3）非离子表面活性剂：10-20%
（4）其余为水；以上各组分合计为100%。
如上所述的脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐（CnPxEyS）碳链长度n为8~16，PO加和数x为2~12，EO加和数y为2~10。
如上所述的阳离子双子表面活性剂结构如下：
其中R为C7~C15的直链烷基，X为Cl或Br的一种，Y为连接基团，可以为2-羟丙基或2-羟丁基；
如上所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚（CxPyEz，x=8~16，y=3~12，z=2~8）、烷基糖苷（APG）、醇醚糖苷（AEG）中的任一种。
本发明提供了上述表面活性剂复合物的制备过程，包括以下步骤：
（1）将水和阳离子双子表面活性剂加入釜中搅匀，搅拌速度为50~200r/min；
（2）搅拌下加入非离子表面活性剂，搅匀；
（3）然后加入脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐，搅拌速度保持在50~200r/min，搅拌时间1~3h，即制得表面活性剂复合物。
本发明提供了上述表面活性剂复合物的使用方法：
表面活性剂复合物与水配制成水溶液，质量浓度为0.1%~0.3%；将上述水溶液与原油按体积比7:3加入样品瓶中，轻微翻转即可使原油和水发生自乳化，静置后可形成中相微乳，中相体积＞15%，且可将油水间界面张力降至超低。
本发明的有益效果：
（1）本发明的表面活性剂复合物无需额外添加醇和盐，即可将油水乳化形成中相微乳；
（2）本发明所述复合物可在微小外力下将原油与水乳化，形成中相微乳，无需机械搅拌，有利于注入地层后在地层多孔介质的天然剪切作用下使原油自发乳化形成中相微乳；
（3）本发明所述复合物使用浓度低，使用质量浓度在0.1%~0.3%。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
表面活性剂复合物组成：15% C1214P12E2S、10% E8-3-3(OH)-3-E8.2Cl-双子季铵盐、20% C810APG、55%水。其中E8-3-3(OH)-3-E8.2Cl-双子季铵盐如下所示：
将水和C810APG加入搅拌釜中，搅匀后加入E8-3-3(OH)-3-E8.2Cl-双子季铵盐，搅匀，加入C1214P12E2S搅匀即得表面活性剂复合物。
将上述复合物以长庆油田地层水配制成质量浓度0.3%的水溶液，其与长庆原油间的平衡界面张力为0.003 mN/m；将配制的水溶液与长庆原油按体积比7∶3加入样品瓶中，轻轻翻转3次，油水可发生自乳化现象，静置24h后，上下翻转5次，静置48h，可形成中相微乳，中相体积16%。
实施例2：
表面活性剂复合物组成：10% C8P2E10S、15% E12-3-3(OH)-3-E12.2Br-双子季铵盐、20% AEG-500、55%水。其中E12-3-3(OH)-3-E12.2Br-双子季铵盐如下所示：
将水和AEG-500加入搅拌釜中，搅匀后加入E12-3-3(OH)-3-E12.2Br-双子季铵盐，搅匀，加入C8P2E10S搅匀即得表面活性剂复合物。
将上述复合物以长庆油田地层水配制成质量浓度0.2%的水溶液，其与长庆原油间的平衡界面张力为0.004 mN/m；将配制的水溶液与长庆原油按体积比7∶3加入样品瓶中，轻轻翻转3次，油水可发生自乳化现象，静置24h后，上下翻转5次，静置48h，可形成中相微乳，中相体积20%。
实施例3：
表面活性剂复合物组成：25% C16P3E5S、10% E16-3-4(OH)-3-E16.2Cl-双子季铵盐、10% C8P3E2、55%水。其中E16-3-4(OH)-3-E16.2Cl-双子季铵盐如下所示：
将水和C8P3E2加入搅拌釜中，搅匀后加入E16-3-4(OH)-3-E16.2Cl-双子季铵盐，搅匀，加入C16P3E5S搅匀即得表面活性剂复合物。
将上述复合物以中原油田地层水配制成质量浓度0.1%的水溶液，其与中原原油间的平衡界面张力为0.002 mN/m；将配制的水溶液与中原原油按体积比7∶3加入样品瓶中，轻轻翻转3次，油水可发生自乳化现象，静置24h后，上下翻转5次，静置48h，可形成中相微乳，中相体积17%。
实施例4：
表面活性剂复合物组成：20% C1214P3E2S、12% E12-3-3(OH)-3-E12.2Cl-双子季铵盐、13% C16P12E5、55%水。其中E12-3-3(OH)-3-E12.2Cl-双子季铵盐如下所示：
将水和C16P12E5加入搅拌釜中，搅匀后加入E12-3-3(OH)-3-E12.2Cl-双子季铵盐，搅匀，加入C1214P3E2S搅匀即得表面活性剂复合物。
将上述复合物以中原油田地层水配制成质量浓度0.3%的水溶液，其与中原原油间的平衡界面张力为0.003 mN/m；将配制的水溶液与中原原油按体积比7∶3加入样品瓶中，轻轻翻转3次，油水可发生自乳化现象，静置24h后，上下翻转5次，静置48h，可形成中相微乳，中相体积25%。
实施例5：
表面活性剂复合物组成：18% C1214P8E2S、10% E12-3-3(OH)-3-E12.2Cl-双子季铵盐、17% C1214P8E2、55%水。其中E12-3-3(OH)-3-E12.2Cl-双子季铵盐如下所示：
将水和C1214P8E2加入搅拌釜中，搅匀后加入E12-3-3(OH)-3-E12.2Cl-双子季铵盐，搅匀，加入C1214P8E2S搅匀即得表面活性剂复合物。
将上述复合物以胜利油田地层水配制成质量浓度0.3%的水溶液，其与胜利原油间的平衡界面张力为0.001 mN/m；将配制的水溶液与胜利原油按体积比7∶3加入样品瓶中，轻轻翻转3次，油水可发生自乳化现象，静置24h后，上下翻转5次，静置48h，可形成中相微乳，中相体积23%。
Claims (7)
1.一种表面活性剂复合物，其特征在于：该复合物按质量百分比由以下组分组成：
（1）脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐：15-25%；
（2）阳离子双子表面活性剂：10-15%；
（3）非离子表面活性剂：10-20%；
（4）其余为水；以上各组分合计为100%。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂复合物，其特征在于：所述的脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐CnPxEyS的碳链长度n为8~16，PO加和数x为2~12，EO加和数y为2~10。
3.根据权利要求1所述的表面活性剂复合物，其特征在于：所述的阳离子双子表面活性剂结构如下：
其中R为C7~C15的直链烷基，X为Cl或Br的一种，Y为连接基团，为2-羟丙基或2-羟丁基。
4.根据权利要求1所述的表面活性剂复合物，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚CxPyEz、烷基糖苷APG、醇醚糖苷AEG中的任一种；所述脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚CxPyEz中：x=8~16，y=3~12，z=2~8。
5.一种权利要求1~4任一项所述的表面活性剂复合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将水和阳离子双子表面活性剂加入釜中搅匀，搅拌速度为50~200r/min；
（2）搅拌下加入非离子表面活性剂，搅匀；
（3）然后加入脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚硫酸盐，搅拌速度50~200r/min，搅拌时间1~3h；即制得表面活性剂复合物。
6.一种权利要求1~4任一项所述的表面活性剂复合物在三次采油中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：表面活性剂复合物与水配制成水溶液，质量浓度为0.1%~0.3%；上述水溶液与原油按体积比7:3加入样品瓶中，轻微翻转即可使原油和水发生自乳化，静置24h后，上下翻转5次，静置48h后可形成中相微乳，中相体积＞15%。
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