CN116396740A - 石油磺酸盐表面活性剂及其制备方法、三元驱体系溶液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油磺酸盐表面活性剂及其制备方法、三元驱体系溶液，所述石油磺酸盐表面活性剂包括石油磺酸盐，其特征在于：磺化合成所述石油磺酸盐的馏分油包括第一馏程馏分油、第二馏程馏分油及第三馏程馏分油；所述第一馏程是390‑450℃，所述第二馏程是450‑500℃，所述第三馏程是500℃以上；解决目前三元复合驱因石油磺酸盐与聚合物及碱的相容性的相容性欠佳以致其乳化性能受到影响，进而导致提高采收率效果不明显的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油田三采期驱油用石油磺酸盐表面活性剂。
背景技术
石油磺酸盐是一种以石油馏分油或原油为原料合成的阴离子型表面活性剂。由于其界面活性强、与原油配伍性好、水溶性好,同时其价格较低、原料易得,因此在三次采油中用作驱油剂被广泛应用。
大庆油田在用的常规驱油石油磺酸盐表面活性剂大多是炼油厂的炼油副产物，主要是大庆石化分公司炼油厂的减三线馏分油（390-450℃馏程）及减四线馏分油（450-500℃馏程），其组成主要为C30以上的烷烃、环烷烃及少量稠环芳烃进行磺化后中和制得。
在二类油藏中，使用常规驱油石油磺酸盐表面活性剂进行三元复合驱应用可提高采收率25%，在三类油藏中应用提高采收率只有16%甚至更低。
其原因主要是目前大庆油田在用的三元驱油体系中，采用常规驱油石油磺酸盐表面活性剂与聚合物及碱的相容性一般，以致有些区块配制三元驱体系会出现石油磺酸盐不能够均匀分散在聚合物溶液中现象发生，同时三元驱体系应用在较低渗透油藏会引发注入压力高、注入困难的现象，且三元驱体系的乳化性能欠佳，提高采收率的效果不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种石油磺酸盐表面活性剂，解决目前三元复合驱因石油磺酸盐与聚合物及碱的相容性的相容性欠佳以致其乳化性能受到影响，进而导致提高采收率效果不明显的问题。
本发明还提供了所述石油磺酸盐表面活性剂的制备方法及使用该石油磺酸盐表面活性剂配制的三元驱体系溶液。
第一方面，所述的石油磺酸盐表面活性剂，包括石油磺酸盐，其特征在于：
磺化合成所述石油磺酸盐的馏分油包括第一馏程馏分油、第二馏程馏分油及第三馏程馏分油；
所述第一馏程是390-450℃，所述第二馏程是450-500℃，所述第三馏程是500℃以上。
进一步地，所述第一馏程馏分油、所述第二馏程馏分油及所述第三馏程馏分油的配比是1:1:5。
进一步地，所述石油磺酸盐中还加入表面活性剂。
进一步地，所述表面活性剂包括鼠李糖脂和/或甜菜碱型表面活性剂和/或十二烷基硫酸钠。
进一步地，按照质量百分含量计算：
所述石油磺酸盐90-95%，所述鼠李糖脂2-3%，所述甜菜碱型表面活性剂2-5%，所述十二烷基硫酸钠1-2%。
进一步地，所述磺化合成的方法包括：
搅拌分散吸附三氧化硫的离子液体与所述馏分油的混合物；
沉降所述混合物获取石油磺酸；
碱中和所述石油磺酸得到所述石油磺酸盐。
进一步地，所述离子液体是溴己基吡啶。
进一步地，所述吸附的方法包括：
将所述溴己基吡啶与所述三氧化硫按照4:1的重量比混合均匀；
以及/或，
在35℃条件下对所述混合物进行所述搅拌分散；
以及/或，
所述碱是氢氧化钠。
第二方面，所述的石油磺酸盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括：
第一方面的所述石油磺酸盐表面活性剂的组成组分；
在35℃条件下将各所述组成组分分散均匀。
第三方面，所述的三元驱体系溶液，其特征在于，包括：
第一方面所述的石油磺酸盐表面活性剂。
本发明具有如下有益效果：
本公开在研发过程中发现，三元复合驱工业化实际应用过程中发现，采出液乳化性能好的区块采收率往往更高，即乳化性能的提高对提高采收率起到正向作用。
为此本公开的石油磺酸盐表面活性剂所采用的石油磺酸盐，是由成分更加复杂的馏分油磺化合成，所述馏分油不仅包括了减三线馏分油（390-450℃馏程）及减四线馏分油（450-500℃馏程），还包括了减渣馏分油（500℃以上馏程）；如此，所述馏分油的成分不仅包括了构成减三线馏分及减四线馏分的C30以上的烷烃、环烷烃及少量稠环芳烃，还包括了构成减渣馏分的胶质、沥青质及稠环芳烃；因为所用馏分油的成分越复杂，其亲油基团能够与油藏内的原油在很宽的范围内都具有很好的匹配度，从而提高所述石油磺酸盐对油藏内原油的乳化性能，磺化后其亲水基团仍能够满足较好的水溶性。
另外，本公开的石油磺酸盐表面活性剂内还加入多种辅助表面活性剂，使其在三元复合驱应用时在较低浓度下即具有可以与原油达到超低界面张力的能力，同时降低相对注入压力，进一步提高乳化性能及明显提高采收率。
附图说明
通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本公开评价例的三元驱体系界面张力稳定性；
图2是本公开评价例的三元驱体系粘度稳定性；
图3是本公开评价例的三元驱体系界面活性图；
图4是本公开评价例的石油磺酸盐与聚合物及碱的相溶性对比图；
图5是炼化石油磺酸盐配方应用中压力与PV数关系曲线；
图6是本公开评价例的石油磺酸盐表面活性剂应用中压力与PV数关系曲线。
具体实施方式
以下基于对照例及实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些对照例及实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
实施例一
1、原料组成
取大庆石化分公司炼油厂的减三四线馏分、减四线馏分及减渣馏分；其中：减三四线馏分、减四线馏分的成分主要为C30以上的烷烃、环烷烃及少量稠环芳烃；减渣馏分的成分主要为胶质、沥青质及一定含量的稠环芳烃。
2、磺化合成石油磺酸盐
本实施例采用的磺化合成方式区别于传统的降膜磺化方式，具体的是采用独有的离子液体（比如该离子液体是溴己基吡啶）吸附三氧化硫，吸收三氧化硫的离子液体与馏分油按比例混合后在一定温度条件下，三氧化硫缓慢释放与馏分油反应。采用本公开磺化合成方式的特点是容易控制磺化速度，反应温度低。具体磺化合成步骤如下：
（1）取减三线馏份油100kg、减四线馏份油100kg、减渣馏分500kg投入1000L搪玻璃反应釜中，保持温度在35℃搅拌均匀。
（2）将溴己基吡啶100kg投入250L搪玻璃反应釜中并进行搅拌，室温下慢慢向其中加入25kg三氧化硫，1小时加完，继续搅拌30min。
（3）将上述步骤（2）中的物料加入步骤（1）的反应釜中，保持温度在35℃条件下搅拌3小时。
（4）对步骤（3）的产物静止沉降1小时，分去下层液体回收再用，上层即为石油磺酸。
（5）在2000L搪玻璃反应釜中加入800kg 水，加入20kg氢氧化钠溶解，搅拌状态下慢慢加入石油磺酸，加完后继续搅拌1.5小时即得石油磺酸盐产品。
3、石油磺酸盐表面活性剂配制
按照石油磺酸盐90%，鼠李糖脂3%，N-十二烷基-N，N-二甲基-N-羧甲基甜菜碱5%,十二烷基硫酸钠2%的比例，将石油磺酸盐、鼠李糖脂、N-十二烷基-N，N-二甲基-N-羧甲基甜菜碱、十二烷基硫酸钠加入到反应釜中，保持反应釜内温度在35℃的条件下搅拌1小时得到。
其中：鼠李糖脂产自西安瑞捷生物科技有限公司；N-十二烷基-N，N-二甲基-N-羧甲基甜菜碱产自上海楚星化工有限公司，十二烷基硫酸钠产自广州中海化工股份有限公司。
性能评价例
一、界面张力及界面张力稳定性评价
取前述实施例制取的石油磺酸盐表面活性剂，按照《大庆油田有限责任公司三次采油工业化驱油用化学剂管理办法》配制三元驱体系溶液，检测其三元体系界面张力和粘度，绘制界面张力和粘度随时间变化曲线曲线，结果如图1-3所示。
从图1、图2检测结果表明，采用本实施例的石油磺酸盐表活剂配制三元驱体系溶液的粘度和界面张力能够长期保持稳定。图3表明，本实施例的石油磺酸盐石油磺酸盐表活剂用于三元复合驱采油可以在很宽的范围内保持超低界面张力。
二、乳化性能评价
以采油厂在用的大庆炼化公司石油磺酸盐表面活性剂和本实施例的石油磺酸盐表面活性剂进行对比分析。
配制方法：取50ml石油磺酸盐和50ml原油，油水比为1:1；中分子量聚合物（分子量1200万-1600万）配置浓度为1000mg/L的聚合物母液。
1#：石油磺酸盐表面活性剂（炼化）0.9g+碳酸钠3.6g+聚合物母液共300g。
2#：石油磺酸盐表面活性剂（本实施例）0.9g+碳酸钠3.6g+聚合物母液共300g。
3#：石油磺酸盐表面活性剂（炼化）0.3g+碳酸钠1.8g+聚合物母液共300g。
4#：石油磺酸盐表面活性剂（本实施例）0.3g+碳酸钠1.8g+聚合物母液共300g。实验结果见表1：
表1 乳化性能实验结果
表1中看出本实施例的石油磺酸盐表面活性剂的乳化性能优于油田在用大庆炼化产石油磺酸盐表面活性剂。
三、与聚合物、碱复配后的相溶性评价
1#：石油磺酸盐表面活性剂（炼化）0.3g+碳酸钠1.2g+聚合物母液共100g，取30g观察。
2#：石油磺酸盐表面活性剂（本实施例）0.3g+碳酸钠1.2g+聚合物母液100g，取30g观察。实验结果见图4：
混合后将样品瓶平放观察，可以看到图片中的1#样品在聚合物中的分散不好，其中有颗粒状不溶物（粘壁）；2#样品溶液均匀，说明本实施例的石油磺酸盐表面活性剂在三元驱体系中溶解性好于大庆炼化的石油磺酸盐表面活性剂。
四、驱油效果评价
对大庆炼化的石油磺酸盐表活剂、本实施例的石油磺酸盐表活剂进行了驱油效果评价实验。实验浓度表活剂0.3%，碱浓度1.2%，聚合物1000mg/L，岩芯采用贝雷岩芯，考察三元驱体系不同表面活性剂种类的岩心驱油效果评价。
驱油评价实验方案：水驱至含水98%以上，后注入三元体系0.3PV（A:1.2%； S:0.3%；P:1000mg/L），继续注入保护段塞0.2PV（P:1400mg/L），后续继续水驱至含水98%以上。
表2驱油评价实验结果
| 岩心编号 | 表活剂 | 气测渗透率（10-3μm2） | 岩心水测渗透率（10-3μm2） | 含油饱和度（%） | 水驱采收率（%） | 三元驱后采收率（%） | 三元复合驱提高采收率（%） |
| 1 | 炼化磺酸盐 | 279 | 147.85 | 60.49 | 45.25 | 71.71 | 26.46 |
| 2 | 本实施例磺酸盐 | 291 | 110.89 | 56.46 | 42.14 | 74.55 | 32.41 |
由表2及图5、图6驱油试验结果表明：本实施例的石油磺酸盐表活剂配制的三元驱体系具有注入压力低、提高采收率高的特性，最终提高采收率可达30%以上。
综合上述评价实验结果可以看出，本公开石油磺酸盐表面活性剂配制的三元驱体系能够大幅降低油水界面张力，体系乳化性能好，体系界面张力和粘度稳定性高，最终实现提高采收率的目的。
以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种石油磺酸盐表面活性剂，包括石油磺酸盐，其特征在于：
磺化合成所述石油磺酸盐的馏分油包括第一馏程馏分油、第二馏程馏分油及第三馏程馏分油；
所述第一馏程是390-450℃，所述第二馏程是450-500℃，所述第三馏程是500℃以上。
2.根据权利要求1所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于：
所述第一馏程馏分油、所述第二馏程馏分油及所述第三馏程馏分油的配比是1:1:5。
3.根据权利要求2所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于：
所述石油磺酸盐中还加入表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于：
所述表面活性剂包括鼠李糖脂和/或甜菜碱型表面活性剂和/或十二烷基硫酸钠。
5.根据权利要求4所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于，按照质量百分含量计算：
所述石油磺酸盐90-95%，所述鼠李糖脂2-3%，所述甜菜碱型表面活性剂2-5%，所述十二烷基硫酸钠1-2%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于，所述磺化合成的方法包括：
搅拌分散吸附三氧化硫的离子液体与所述馏分油的混合物；
沉降所述混合物获取石油磺酸；
碱中和所述石油磺酸得到所述石油磺酸盐。
7.根据权利要求6所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于：
所述离子液体是溴己基吡啶。
8.根据权利要求7所述的石油磺酸盐表面活性剂，其特征在于：
所述吸附的方法包括：
将所述溴己基吡啶与所述三氧化硫按照4:1的重量比混合均匀；
以及/或，
在35℃条件下对所述混合物进行所述搅拌分散；
以及/或，
所述碱是氢氧化钠。
9.一种石油磺酸盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括：
权利要求5-8任一项所述的石油磺酸盐表面活性剂的组成组分；
在35℃条件下将各所述组成组分分散均匀。
10.一种三元驱体系溶液，其特征在于，包括：
权利要求1-8任一项所述石油磺酸盐表面活性剂。
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