CN115991985A - 一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂及其制备方法与应用。本发明起泡剂，包括如下质量份数的原料组成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.02～0.4份、烷基二苯醚二磺酸盐0.005～0.4份、聚天冬氨酸钠0.01～0.2份，水99.1～99.9份；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(1～7):1。本发明所提供的起泡剂主要是通过阴离子型表活剂配制的起泡剂，价格低廉。本发明所提供的起泡剂耐盐性能和起泡性能优异，泡沫稳定性好，与地层水配伍性好，热稳定性优异，且在砂岩表面吸附量低。
Description
技术领域
本发明涉及油田化学领域，具体涉及一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂及其制备方法与应用。
背景技术
近年来随着各油田区块的快速开发，提高采收率的需求越来越突出，新的三次采油技术以及三采后的新驱油技术越来越受到重视。目前，多数水驱油藏开发已经进入后期，综合含水率高、采出程度高，加上油藏本身的非均质性，导致水窜严重，严重影响注水开发效果。为了进一步提高采收率，油藏在经历长期注水开采后，注气是重要的接替采油技术。注气驱油技术是指主要通过气体(如N2、CO2)等替换水驱进行驱油的三次采油技术。通过向地层中注入反应溶液或气体，使其在地层情况下完全反应并释放出气体，释放出的气体会溶解于原油之中，降低原油的黏度，以达到提高采收率的目的。
地层非均质性或重力超覆等常导致油藏注气后不久即出现气窜问题，因此需要通过注泡沫调控气体流度以解决过早气窜的问题。注泡沫抑制气窜的关键是高效起泡剂。目前具有较好耐盐能力的起泡剂主要有两类。一类是以两性表面活性剂为主要成分的起泡剂，包括甜菜碱、羟磺基甜菜碱以及氧化叔胺等。在Krafft点以上，这类表面活性剂在盐含量高达13×104mg/L的复杂盐水中仍有很好的溶解性和起泡能力，但评价表明，上述表面活性剂在砂岩表面吸附量较高，因此单纯以该类表面活性剂或以其为主要组分用作砂岩油藏起泡剂需慎重。第二类是具有较好耐盐能力的阴离子表面活性剂，主要包括含有氧乙烯链节的磺酸盐表面活性剂、含有氧乙烯链节的硫酸盐表面活性剂以及α-烯烃磺酸盐(AOS)等。AOS在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中不溶解；含有氧乙烯链节的磺酸盐表面活性剂在高盐条件具有较好的起泡性能和稳定性，但目前国内无工业品；含有氧乙烯链节的硫酸盐室温下可溶解在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中，但随着温度升高至50℃，硫酸盐会因为浊点现象溶解性明显变差。因此，开发一种起泡能力和泡沫稳定性强、与地层水配伍性好、在砂岩表面吸附量少、热稳定性优异并具有良好的抗盐性能的起泡剂体系，可以抑制气窜、改善注气开发效果、大幅度的提高原油采收率，具有良好的应用前景。
专利文献CN107903886A、CN110078865A都提供了一种高温起泡剂及其制备方法，所得起泡剂热稳定性好、发泡性能强，在低渗油藏注气防气窜中起到积极的作用。但是，以上专利均没有考虑起泡剂与地层水的配伍性等问题，而且，起泡体系中的阴离子表面活性剂遇到矿化度高且离子组成复杂的地层水会产生沉淀，严重影响起泡剂起泡性能。
专利文献CN104130767A公开了一种抗盐起泡剂及其制备方法，起泡剂是由20％～45％两性离子表面活性剂、1％～10％阳离子表面活性剂和水组成；其在较低使用浓度下即具有起泡能力强、泡沫稳定性好、抗盐性能优异等特点。然而砂岩油藏岩石表面带负电，加入1％-10％的阳离子表面活性剂在油藏中吸附量大，使得起泡剂有效成分降低。
所以，亟需发明一种低渗油藏注气流度调控用耐高矿化度、起泡性能和泡沫稳定性好、成本低、热稳定性好且在砂岩表面吸附量低的阴离子型起泡剂。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂及其制备方法与应用。本发明所提供的起泡剂主要是通过阴离子型表活剂配制的起泡剂，价格低廉。本发明所提供的起泡剂耐盐性能和起泡性能优异，泡沫稳定性好，与地层水配伍性好，热稳定性优异，且在砂岩表面吸附量低。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量份数的原料组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.02～0.4份、烷基二苯醚二磺酸盐0.005～0.4份、聚天冬氨酸钠0.01～0.2份，水99.1～99.9份；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(1～7):1。
根据本发明，优选的，所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂包括如下质量份数的原料组成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.042～0.333份、烷基二苯醚二磺酸盐0.008～0.067份、聚天冬氨酸钠0.1～0.2份，水99.276～99.822份。
优选的，所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂包括如下质量份数的原料组成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.333份、烷基二苯醚二磺酸盐0.067份，聚天冬氨酸钠0.1份，水99.276份。
根据本发明，优选的，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(1～4):1时，起泡剂起泡性能好但成本高；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(6～7):1时，起泡剂成本虽低但起泡性能稍差，因此优选质量比为5:1。
根据本发明，优选的，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠类似的阴离子表面活性剂主要包括含有氧乙烯链节的磺酸盐表面活性剂以及α-烯烃磺酸盐(AOS)等。AOS在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中不溶解；含有氧乙烯链节的磺酸盐表面活性剂在高盐条件下具有较好的起泡性能和稳定性，但目前国内无工业品；而含有氧乙烯链节的硫酸盐表面活性剂室温下可溶解在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中，因此本发明使用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为阴离子表面活性剂。
根据本发明，优选的，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的氧乙烯链节数为7～20；优选的，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的氧乙烯链节数为10～15。由于氧乙烯链节数为7～9时，氧乙烯链节与水分子间氢键作用减弱，溶液溶解性以及起泡性能较差；氧乙烯链节数为16～20时，表面活性剂杂质含量多(杂质主要是未磺化的非离子表面活性剂)、溶解性差；因此更优选10～15。
根据本发明，优选的，所述的烷基二苯醚二磺酸盐为十二烷基二苯醚二磺酸钠或十六烷基二苯醚二磺酸钠，优选为十二烷基二苯醚二磺酸钠。由于十六烷基二苯醚二磺酸钠相较于十二烷基二苯醚二磺酸钠成本更高，因此更优选十二烷基二苯醚二磺酸钠。所述的烷基二苯醚二磺酸盐是一种阴离子型表面活性剂，相比于其他助溶剂，该助溶剂在提高表面活性剂在高矿化度地层水中的溶解能力的同时能够有效降低表活剂在地层中的吸附量，从而提高原油采收率。
根据本发明，优选的，聚天冬氨酸钠粘均分子量为2500～10000，更优选7000。聚天冬氨酸钠粘均分子量增加，其对Ca2+防垢率增加，当粘均分子量大于7000时，水溶性高分子链过长使得溶液中细小颗粒加速絮凝以及加快溶液的水解，从而降低防垢率和溶液的稳定性。并且，聚天冬氨酸钠相比其它类似防垢剂，具有良好的防垢性能，同时其结构主链上的肽键易受微生物作用而断裂，属于易生物降解物质，是一种“环境友好型”防垢剂。
根据本发明，优选的，所述水为地层水。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
在搅拌条件下，向水中依次缓慢加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基二苯醚二磺酸盐、聚天冬氨酸钠，80℃-100℃加热搅拌10-50min后即得到起泡剂。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的应用，应用于高矿化度低渗油藏气驱以调控气体流度防止气窜。
本发明各组分的作用如下：
本发明中使用的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠由于氧乙烯链节的存在，室温下在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中有较好的溶解性和起泡性，但温度升高到50℃溶液会变浑浊。
本发明中使用的烷基二苯醚二磺酸盐是一种助溶剂，助溶剂是一些具有庞大亲水基的表面活性物质，又称钙皂分散剂。阴离子表面活性剂耐盐性较差，助溶剂可以和阴离子表面活性剂形成混合胶束，有效抵抗钙镁离子对胶束中亲水基的静电作用，从而提高表面活性剂在地层水中的溶解能力；同时能够有效降低表活剂在地层中的吸附量，从而提高原油采收率。
本发明使用的聚天冬氨酸钠在起泡剂体系中有两个重要作用：(1)聚天冬氨酸钠可有效抑制表面活性剂溶液中的SO4 2-、SO3 2-(表面活性剂磺化过程引入)等和地层水中的Ca2+反应，防止产生钙垢。(2)聚天冬氨酸钠水溶液pH值一般为9～11，可提供碱性环境，能有效抑制脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子中酯键的水解，使水解变慢，提高起泡剂体系的稳定性。
并且，本发明起泡剂中各原料组分并非单独起作用，而是存在复杂的相互作用；本发明各原料结合特定用量共同作用才能实现本发明优异效果。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的起泡剂为阴离子型表面活性剂起泡剂，在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中溶解完全，溶液呈透明状态，无明显沉淀或不溶物，体系有良好的耐盐性能，与地层水配伍性好。
2、本发明的起泡剂主要是通过阴离子型表活剂配制的起泡剂，价格低廉。本发明的起泡剂价格低廉的同时还具有良好的起泡性能，发泡率为560％，析液半衰期为160s，消泡半衰期为1230s。
3、本发明的起泡剂在满足起泡性能的前提下在砂岩表面吸附量低，砂岩油藏带负电，阴离子表面活性剂在水中电离后带负电荷，与呈负电性的砂岩油藏相互排斥，不易被地层吸附，从而提高油藏采收率。
4、本发明的起泡剂在90℃的条件下，水解速度慢、热稳定性好，并且不会和地层水反应产生钙垢，现场施工时管线泵送以及注入地下时均不易造成管线堵塞或储层伤害等，可有效运移至地层深部并生泡封堵调控气窜等，从而提高低渗油藏注气采收率。起泡剂生成的泡沫可进行地层深部流度调控、有效延缓或抑制气窜，从而改善注气开发效果，提高注气采收率。
附图说明
图1是实施例1、实施例9、对比例3制备的起泡剂经热处理后的外观状态图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，对其来源不做具体限定。
实施例中，所用模拟地层水盐含量为134579.3mg/L，其中，所用模拟地层水中Na+含量为44076.5mg/L、Ca2+、Mg2+总含量为7691.8mg/L、Cl-含量为82700.6mg/L、HCO3 -含量为110.4mg/L。
实施例1
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.296g(占比0.067％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.552g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.552g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.296g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例2
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.476g(占比0.167％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.148g(占比0.034％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水199.176g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取199.176g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.476g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.148g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例3
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.119g(占比0.042％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.037g(占比0.008％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水199.644g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取199.644g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.119g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.037g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例4
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠1.48g(占比0.333％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水197.368g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为1:1。
上述一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取197.368g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量的70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，1.48g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例5
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.211g(占比0.048％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.637g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为7:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.637g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量的70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.211g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例6
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为7)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.296g(占比0.067％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.552g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.552g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.296g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例7
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为18)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.296g(占比0.067％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.552g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.552g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.296g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例8
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十六烷基二苯醚二磺酸钠0.296g(占比0.067％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.552g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.552g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.296g固含量为45wt％的十六烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
实施例9
一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.296g(占比0.067％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为3000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.552g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.552g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.296g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
对比例1
一种阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)1.142g(占比0.4％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.658g。
上述阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.658g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边缓慢加入1.142g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
对比例2
一种阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠1.778g(占比0.4％)、聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)0.2g(占比0.1％)，模拟地层水198.022g。
上述阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.022g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边缓慢加入1.778g固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠，0.2g聚天冬氨酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
对比例3
一种阴离子型起泡剂，包括如下质量的原料组成：
固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12，氧乙烯链节数为11)0.952g(占比0.333％)、固含量为45wt％的十二烷基二苯醚二磺酸钠0.296g(占比0.067％)，模拟地层水198.752g；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
上述阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
称取198.752g模拟地层水置于烧杯中，利用磁力搅拌器边搅拌边依次缓慢加入0.952g固含量为70wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，0.296g固含量为45wt％的十六烷基二苯醚二磺酸钠，随后90℃加热搅拌30min后制得起泡剂。
试验例1
用浊点表征起泡剂的溶解性。溶液浊点越低，说明起泡剂溶解性越好。实验方法如下：参照GB13200-91配制不同浊度的系列标准液，使用SP-754型紫外可见分光光度计在680nm的波长下测试系列标准液的吸光度，绘制标准曲线。然后使用分光光度计测定不同样品的吸光度，由标准曲线上查得样品的浊度。测定实施例及对比例制备的起泡剂的浊度，评价如表1所示。
表1不同组分形成的起泡剂浊度测定
| 名称 | 溶液温度/℃ | 浊度/度 |
| 实施例1 | 90 | 15.067 |
| 实施例2 | 90 | 11.213 |
| 实施例3 | 90 | 2.504 |
| 实施例6 | 90 | 77.782 |
| 实施例7 | 90 | 54.459 |
| 实施例8 | 90 | 14.931 |
| 对比例1 | 90 | 148.135 |
| 对比例2 | 90 | 2.034 |
从表1可以看出，实施例1、实施例6、实施例7中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪烷烃链的碳原子数为12)氧乙烯链节数为11时，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠浊度更低，溶解性更好。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠所含氧乙烯链节有弱亲水性，氧乙烯链节的多少会影响水溶性，随着氧乙烯链节的适当增加，表面活性剂水溶性增强。因此，适当提高表面活性剂分子氧乙烯链节数目可以提高表面活性剂的耐盐性能。实施例1和实施例8分别使用十二烷基二苯醚二磺酸钠、十六烷基二苯醚二磺酸钠作为助溶剂，两个溶液的浊度相差不大，但十六烷基二苯醚二磺酸钠的成本高于十二烷基二苯醚二磺酸钠，因此在两个助溶剂效果相差不大的情况下，优选十二烷基二苯醚二磺酸钠。实施例1、2、3分别为添加助溶剂的不同浓度的复配起泡剂溶液，对比例1中没有添加助溶剂，形成的起泡剂浊度远远高于添加助溶剂的起泡剂。因此，添加助溶剂的起泡剂溶液溶解性更好。无助溶剂的起泡剂溶液为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠制得，有助溶剂的溶液为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基二苯醚二磺酸钠制得，十二烷基二苯醚二磺酸钠可以和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠形成混合胶束，有效抵抗钙镁离子对胶束中亲水基的静电作用，从而提高表面活性剂在模拟地层水中的溶解能力。可以看出十二烷基二苯醚二磺酸钠的加入使得起泡剂溶液主剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的浊度明显降低，有效提高了主剂的耐盐能力。
试验例2
起泡性能以发泡率、析液半衰期和消泡半衰期三个参数表示。发泡率越大，说明发泡性能越好；析液半衰期和消泡半衰期越高，说明形成的泡沫越稳定。实验方法如下：将实施例或对比例制备的起泡剂溶液预热至90℃后，倒入Waring组织捣碎机的钢杯中，使用捣碎机以3000r/min转速搅拌60s，然后迅速将形成的分散体系倒入放置在90℃水浴锅中的量筒内，实时记录泡沫体积和析出液体体积随时间的变化情况。测试实施例和对比例的起泡性能，各起泡剂溶液起泡性能汇总如表2所示。
表2不同组分形成的起泡剂起泡性能评价
从表1、表2可以看出，对比例1的浊度远远高于对比例2，对比例2中没有添加主剂，其制备的起泡剂发泡率和半衰期都比较低。实施例1、实施例4、实施例5中主剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪烷烃链的碳原子数为12)和助溶剂十二烷基二苯醚二磺酸钠的质量比不同，总体上随着脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠比例的增加，起泡剂的起泡体积和半衰期总体呈现下降趋势。当脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基二苯醚二磺酸钠的质量比逐渐增加时，起泡剂的整体成本逐渐降低，综合考虑实施例1的成本较低，且能满足溶解性和起泡性能要求。也就是说，当脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(1～4):1时，起泡剂溶液起泡性能好但成本高；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(6～7):1时，起泡剂溶液成本虽低但起泡性能差，因此优选质量比为5:1。
试验例3
实验方法：将实施例或对比例制备的起泡剂溶液放至90℃水浴锅中，热处理不同时间后，取出样品观察起泡剂溶液的外观状态并利用两相滴定法测定热处理前后起泡剂溶液的有效含量，综合判断起泡剂溶液的热稳定性能。测试实施例1、实施例9、对比例3制备的起泡剂溶液的热稳定性；实施例1、实施例9、对比例3制备的起泡剂溶液在90℃热处理24h后的外观状态图如图1所示；实施例1、对比例3制备的起泡剂溶液热稳定性评价结果如表3所示。
表3不同组分形成的起泡剂热稳定性评价
| 名称 | 热处理时间/d | 保留率/％ |
| 实施例1 | 7 | 99.1％ |
| 实施例1 | 15 | 96.5％ |
| 实施例1 | 30 | 94.7％ |
| 对比例3 | 7 | 89.2％ |
| 对比例3 | 15 | 82.6％ |
| 对比例3 | 30 | 78.0％ |
从图1可以看出，从左至右的样品分别为实施例1、对比例3、实施例9在90℃热处理24h后的情况。从图中可以看出添加了聚天冬氨酸钠的起泡剂溶液热处理后仍保持澄清透明状态，溶液整体无分层、沉淀或明显不溶物，聚天冬氨酸钠使得用于低渗透油藏的起泡剂体系的热稳定性得以改善。实施例1和实施例9中的聚天冬氨酸钠粘均分子量分别为7000和3000，从图中可以看出，热处理一定时间后，聚天冬氨酸钠粘均分子量为3000时，溶液浑浊且底部有沉淀。也就是说，粘均分子量为7000的聚天冬氨酸钠防垢效果更好。从表3可以看出，实施例1和对比例3在90℃的条件下加热相同的时间，实施例1的保留率明显高于对比例3，综合考虑，起泡剂体系中加入聚天冬氨酸钠(粘均分子量为7000)更加有利起泡剂在油藏中的应用。
本发明的结果表明，当主剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(脂肪烷烃链的碳原子数为12)氧乙烯链节为11时，配制的溶液浊度较低，溶解性更好。分别使用十二烷基二苯醚二磺酸钠、十六烷基二苯醚二磺酸钠作为助溶剂时，两个溶液的浊度相差不大，但十六烷基二苯醚二磺酸钠的成本高于十二烷基二苯醚二磺酸钠，因此在两个助溶剂效果相差不大的情况下，优选十二烷基二苯醚二磺酸钠。助溶剂十二烷基二苯醚二磺酸钠的加入使得起泡剂主剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的浊度明显降低，有效提高了主剂的耐盐能力。当脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基二苯醚二磺酸钠的质量比为5:1时，起泡剂的成本较低，且能满足溶解性和起泡性能要求。聚天冬氨酸钠的加入使起泡剂的热稳定性得以改善，并使起泡剂的保留率增加，并且粘均分子量为7000的聚天冬氨酸钠的防垢效果更好。本发明的起泡剂在盐含量13×104mg/L、钙镁离子含量7.7×103mg/L的盐水中，温度为90℃的条件下，起泡性能优异，且稳泡效果好，发泡率在560％以上，泡沫半衰期在160s以上，析液半衰期在1230s以上，能够有效解决高温高盐低渗砂岩油藏缺乏气窜调控用起泡剂的难题。
Claims (10)
1.一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，包括如下质量份数的原料组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.02～0.4份、烷基二苯醚二磺酸盐0.005～0.4份、聚天冬氨酸钠0.01～0.2份，水99.1～99.9份；其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为(1～7):1。
2.根据权利要求1所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，包括如下质量份数的原料组成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.042～0.333份、烷基二苯醚二磺酸盐0.008～0.067份、聚天冬氨酸钠0.1～0.2份，水99.276～99.822份。
3.据权利要求2所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，包括如下质量份数的原料组成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.333份、烷基二苯醚二磺酸盐0.067份，聚天冬氨酸钠0.1份，水99.276份。
4.据权利要求1所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基二苯醚二磺酸盐的质量比为5:1。
5.据权利要求1所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的脂肪烷烃链的碳原子数为12。
6.据权利要求1所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的氧乙烯链节数为7～20；优选的，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的氧乙烯链节数为10～15。
7.据权利要求1所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，所述的烷基二苯醚二磺酸盐为十二烷基二苯醚二磺酸钠或十六烷基二苯醚二磺酸钠，优选为十二烷基二苯醚二磺酸钠。
8.据权利要求1所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂，其特征在于，聚天冬氨酸钠粘均分子量为2500～10000，更优选7000；
优选的，所述水为地层水。
9.如权利要求1-8任意一项所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的制备方法，包括步骤：
在搅拌条件下，向水中依次缓慢加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基二苯醚二磺酸盐、聚天冬氨酸钠，80℃-100℃加热搅拌10-50min后即得到起泡剂。
10.如权利要求1-8任意一项所述高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂的应用，应用于高矿化度低渗油藏气驱以调控气体流度防止气窜。
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|---|---|---|---|
| CN202310037395.1A CN115991985B (zh) | 2023-01-09 | 2023-01-09 | 一种高矿化度低渗油藏用阴离子型起泡剂及其制备与应用 |
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2023
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