CN116410723A

CN116410723A - 表面活性剂驱油体系及其应用

Info

Publication number: CN116410723A
Application number: CN202111668023.6A
Authority: CN
Inventors: 刘付臣; 周春; 杨振周; 李建申; 黄秋实
Original assignee: Beijing Huamei Shiji International Technology Co ltd; Petrochina Co Ltd; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Current assignee: Beijing Huamei Shiji International Technology Co ltd; Petrochina Co Ltd; CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2023-07-11

Abstract

本发明公开一种表面活性剂驱油体系，其特征在于，包括主表面活性剂和辅表面活性剂，所述主表面活性剂是为分子式C₁₀H₂₁CH(C₁₂H₂₅)CH₂O(PO)_x(EO)_yH所示化合物，其中，PO代表环氧丙烷，X的数量分布在5到40之间；EO代表环氧乙烷；Y的数量分布在5到20之间；所述辅表面活性剂选自芳烃阴离子表面活性剂(ABS)、两性表面活性剂和不饱和烷基阴离子表面活性剂(AOS)的一种或其组合。本发明还公开了该体系的应用。使用本发明的表面活性剂驱油体系，可以实现采油率增加超过10％。

Description

表面活性剂驱油体系及其应用

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂驱油体系及其应用。

背景技术

老油田增储挖潜、增产上产是保障油气供应重要手段。我国近年来约70％探明储量来自对老油田油气富集区的滚动评价和精细勘探；2019年，中石油国内油气田产量约1.92亿吨当量，但一半以上产量依然来自长庆与大庆两大油田。长庆油田勘探开发已超过50年，部分区块生产能力下降、油井的含水率大幅度上升，给油田开发带来巨大的难度，需要采取合适的增产挖潜技术措施，才能提高老油田的产量，满足开发后期技术需要。国外部分老油田采收率可达70％，国内多数老油田目前采出程度还不高，长庆油田目前的采出程度低于50％，仍然具备开发潜力。长庆油田提高采收率措施也普遍面临一系列技术挑战，如：(1)剩余油气储量为低渗-特低渗资源或致密油气资源、开发难度大；(2)长期注水开发导致水窜、无效注水日趋严重，含水率达95％以上，严重影响开发效益；(3)勘探开发过度导致地层能量亏空，单一的增产措施效果不明显，缺乏针对性一体化技术措施。目前，高效化学驱依然是长庆油田提高采收率主要措施。为了实现长庆油田“十四五”稳产6000万吨的生产目标，面临的瓶颈技术之一就是如何提高超低渗-致密油气藏提高采收率技术。目前，进入现场规模化应用的提高采收率技术集中在热采、气驱和化学驱三大类。国内化学驱产量5.18×10⁴m³/d以上，约占世界EOR总产量的14.7％，是国内主要油田提高采收率重要技术措施，改善水驱技术在我国已提到了战略高度。

目前国内外表面活性剂驱油方法还远未达到聚合物驱等大规模应用阶段，主要原因是：①高成本，低利润；②合适的表面活性剂必须根据不同的储层特征来选择，使表面活性剂的大规模生产和应用受到了限制。③由于地层水矿化度的限制，驱油剂进入地层后往往受到高价盐的影响而失去活性，使驱油效果大大降低。因此，石油工业发展的必然趋势就是研发高性能，低成本的耐盐表面活性剂驱油体系。

发明内容

为了获取一种适合大规模应用的表面活性剂驱油方法，本发明的发明人经过不断研发，发明了一种表面活性剂驱油体系。该表面活性剂驱油体系具备高性能、低成本和耐盐的特点。

作为本发明的一个方面，涉及一种表面活性剂驱油体系，包括主表面活性剂和辅表面活性剂，所述主表面活性剂是为分子式C₁₀H₂₁CH(C₁₂H₂₅)CH₂O(PO)_x(EO)_yH所示化合物，其中，PO代表环氧丙烷，X的数量分布在5到40之间；EO代表环氧乙烷；Y的数量分布在5到20之间；所述辅表面活性剂选自芳烃阴离子表面活性剂(ABS)、两性表面活性剂和不饱和烷基阴离子表面活性剂(AOS)的一种或其组合，所述两性表面活性剂比如可以是烷基甜菜碱。

在至少一个可能的具体实施方式中，x＝25，y＝10。

在至少一个可能的具体实施方式中，各组分的质量配比为：主表面活性剂：芳烃阴离子表面活性剂：不饱和烷基阴离子表面活性剂：两性表面活性剂＝5:4：(0-1:)：(0-1)。

作为本发明的另一个方面，涉及一种致密油地层三次采油注入液，包括上述表面活性剂驱油体系和水。

在至少一个可能的具体实施方式中，上述致密油地层三次采油注入液还含有不超过20％的外加盐。具体来讲，所述外加盐为单价盐，比如KCl或NaCl。

在至少一个可能的具体实施方式中，上述致密油地层三次采油注入液中，所述表面活性剂驱油体系占总体积的0.1-2％。

作为本发明的另一个方面，涉及上述表面活性剂驱油体系在致密油地层三次采油中的应用。

作为本发明的另一个方面，涉及上述致密油地层三次采油注入液在致密油地层三次采油中的应用。

作为本发明的再一个方面，涉及一种致密油地层三次采油方法，使用上述表面活性剂驱油体系或致密油地层三次采油注入液。

在至少一个具体实施方式中，所述致密油地层三次采油方法，包括，将上述致密油地层三次采油注入液结合气体(比如氮气，CO₂或油田天然气)，注入井下。

在至少一个具体实施方式中，气体在注入总量的体积占比40-95％，上述致密油地层三次采油注入液在注入总量的体积占比5-60％，以形成稳定的泡沫为标准。

本发明实施例所提供的表面活性剂驱油体系至少具备如下有益效果：

通过在长庆油田现场试验，采油率增加超过10％。

本发明首次使用主剂为含有C₁₀H₂₁CH(C₁₂H₂₅)CH₂O(PO)_x(EO)_yH化学式的长支链非离子表面活性剂和其他几种表面活性剂进行复配，发现几种表面活性剂的协同作用，不仅能降低原油和注入水之间的界面张力，低至6*10^-4mN/m，低于所有目前已知的驱油剂配方。同时又能和气体产生稳定的泡沫，达到驱油目的。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例所用试剂或仪器或方法指导未注明提供来源者，均为可以通过市购获得的常规产品或可从申请人处获得。

1.制备主表面活性剂

在1升高温高压反应器中加入230克(0.65摩尔)长支链烷基醇(CAS号：58670-89-6)中，再加入KOH(固体颗粒0.39克或1：1溶液0.8克)形成混合物；

在用氮气吹扫和抽真空条件下，将反应器中的混合物搅拌加热到100摄氏度保持1小时；

然将混合物加热至120-130摄氏度左右；

缓慢加入环氧丙烷566克；

反应保持约4小时或直至环氧丙烷在混合物的含量小于2000PPM；

冷却混合物至60摄氏度；

对中间产品进行抽样，取出359克；

然将混合物加热至120-130摄氏度左右，再在剩余中间体中加入环氧丙烷207克；

然后缓慢加入环氧乙烷157克；

反应保持约4小时直至环氧乙烷在混合物的含量小于1000PPM；

将反应混合物冷却至60℃左右；

取出反应混合物，得到非离子长链表面活性剂C₁₀H₂₁CH(C₁₂H₂₅)CH₂O(PO)_x(EO)_yH。其中x在5-40间呈正态分布，y在5-20间呈正态分布，记为NZ48-63。

2.表面活性剂驱油体系例证及界面张力和相行为测试结果。

当本发明的主辅表面活性剂复配后，能在降低原油和不同盐度的注入水的界面张力(IFT)方面具有良好的性能。另外表面活性剂配方例证的相行为实验结果表明了本发明的配方可以形成I、II、III类型的温莎微乳液，微乳液有好的油溶和水溶性，低的乳液粘度。这两组实验也验证了抗盐能力，特别是二价盐如钙盐的能力。

实验1)配方1的界面张力实验：在地层产出水中配制重量分数为0.5％的NZ48-63、重量分数0.4％的ABS和重量分数0.1％的烷基甜菜碱的溶液。该地层产出水(水相1)含有的溶解性固体总量(TDS)为总盐度为8199ppm，含钙15ppm.外加不同含量的NaCl，以重量％表示。NaCl％从0到2.25％，故得到的注入水总盐度范围为8199ppm到30699ppm.使用旋滴法测试所配制的表面活性剂溶液和长庆去水原油的界面张力。最低界面张力可达6*10^-4mN/m。

实验2)配方1的相行为实验：在5毫升的底部封严的移液管中，加入如实验1)的方式配制表面活性剂溶液2.8毫升，然后再加入1.2毫升的长庆去水原油，封严的移液管的上口，在43℃的烘箱中观察配方1在不同盐度的相行为。该配方1在43℃的油藏温度的最佳注入盐度范围为15699ppm到20699ppm，可以形成温莎III型微乳液区以达到最低的油水界面张力，从而剥离原油。

实验3)配方2在水相1的相行为实验：在地层产出水中配制重量分数为0.5％的NZ48-63、重量分数0.4％的ABS和重量分数0.1％的AOS，用实验2)的方法测试相行为。相行为实验结果表明该配方2在43℃的油藏的最佳注入盐度范围大于25699ppm，比实验2)盐度范围高10000ppm,说明AOS的使用能提高表面活性剂组合物的抗盐能力。

实验4)配方3在水相1的相行为实验：在地层产出水中配制重量分数为0.05％的NZ48-63、重量分数0.04％的ABS和重量分数0.01％的烷基甜菜碱的溶液。结果表明，该配方3在43℃的油藏的注入盐度范围在10699ppm到18199ppm之间都可以形成温莎III型微乳液区。该实验例证表明表面活性剂的使用浓度范围很广。换言之，在注入表面活性剂后，继续注水就会稀释表面活性剂浓度，此例证表明即便如此仍有好的相行为和驱油性能。

实验5)配方1在水相2的相行为实验：水相2含有的溶解性固体总量(TDS)为总盐度为8961ppm，含钙58ppm.用实验2)的方法测试相行为。实验结果表明，该配方1在43℃的油藏的注入盐度范围达到13961ppm至26461ppm时，可以形成温莎III型微乳液区。

实验6)配方4在水相2的相行为实验：配方4中的各表面活性剂重量分数为0.5％的NZ48-63、重量分数0.4％的ABS和重量分数0.1％的烷基甜菜碱以及重量分数0.1％的AOS。水相是如实验5)的水相2.结果表明，该配方4在43℃的油藏的注入盐度范围很宽，从16461ppm到31461ppm之间都可以形成温莎III型微乳液区。

3.岩心驱油测试.

配方1的低张力气驱岩心驱油测试：低张力气驱岩心驱油实验是在长庆致密油田的渗透率为约为30毫达西的复合岩心上进行的。共注入约0.5PV的表面活性剂段塞和0.5PV的气体，在50％的泡沫质量下，总注入量为1.0PV。结果表明，利用配方1进行低张力气驱岩心驱油实验成功地产出了98％的水驱后残余油，具有超好的驱油效果。

通过在长庆油田现场试验，实现采油率增加超过10％。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种表面活性剂驱油体系，其特征在于，包括主表面活性剂和辅表面活性剂，所述主表面活性剂是为分子式C₁₀H₂₁CH(C₁₂H₂₅)CH₂O(PO)_x(EO)_yH所示化合物，其中，PO代表环氧丙烷，X的数量分布在5到40之间；EO代表环氧乙烷；Y的数量分布在5到20之间；所述辅表面活性剂选自芳烃阴离子表面活性剂(ABS)、两性表面活性剂和不饱和烷基阴离子表面活性剂(AOS)的一种或其组合。

2.权利要求1所述表面活性剂驱油体系，其特征在于，所述两性表面活性剂为烷基甜菜碱。

3.权利要求1所述表面活性剂驱油体系，其特征在于，x＝25，y＝10。

4.权利要求1所述表面活性剂驱油体系，其特征在于，按质量计，主表面活性剂：芳烃阴离子表面活性剂：不饱和烷基阴离子表面活性剂：两性表面活性剂＝5:4：(0-1:)：(0-1)。

5.一种致密油地层三次采油注入液，其特征在于，包括上述表面活性剂驱油体系和水。

6.权利要求5所述致密油地层三次采油注入液，其特征在于，所述致密油地层三次采油注入液还含有不超过20％的外加盐。

7.权利要求6所述致密油地层三次采油注入液，其特征在于，所述外加盐为单价盐。

8.权利要求7所述致密油地层三次采油注入液，其特征在于，所述单价盐为KCl或NaCl。

9.权利要求6所述致密油地层三次采油注入液，其特征在于，所述致密油地层三次采油注入液中，所述表面活性剂驱油体系占总体积的0.1-2％。

10.权利要求1-4任一所述表面活性剂驱油体系或权利要求5-9任一所述致密油地层三次采油注入液在致密油地层三次采油中的应用。

11.一种致密油地层三次采油方法，其特征在于，使用权利要求1-4任一所述表面活性剂驱油体系或权利要求5-9任一所述致密油地层三次采油注入液。

12.权利要求11所述致密油地层三次采油方法，其特征在于，包括，将上述致密油地层三次采油注入液结合气体(比如氮气，CO₂或油田天然气)，注入井下。

13.权利要求12所述致密油地层三次采油方法，其特征在于，所述气体为氮气、CO₂或油田天然气。

14.权利要求13所述致密油地层三次采油方法，其特征在于，所述气体在注入总量的体积占比40-95％，上述致密油地层三次采油注入液在注入总量的体积占比5-60％。