CN1284534A

CN1284534A - 一种碱－混合表面活性剂－聚合物的三元复合驱油体系及其应用

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Publication number: CN1284534A
Application number: CN 00105111
Authority: CN
Inventors: 高树棠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-26
Filing date: 2000-03-26
Publication date: 2001-02-21

Abstract

本发明涉及一种三次采油用的混合表面活性剂的三元复合驱油体系,混合表面活性剂的主要成分和含量为(wt%):混合表面活性剂为烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合物,其含量为50～60。烷基芳基磺酸盐包括重烷基苯磺酸盐、塔底油磺酸盐和石油磺酸盐一类的烷基芳基化合物,其结构式为(见上式),式中:R为烷基C₁₂-C₂₄,烷基芳基磺酸盐的平均当量为380－460;低碳醇0～10;二元醇0～5;无机盐0～5;未磺化物0～5;水5～15;本发明的混合表面活性剂与碱和聚合物配制成驱油用的三元注入溶液,各组分的含量为(wt%):碱(NaOH)0.1～1.25、混合表面活性剂0.05～0.5、聚合物0～0.2。该三元复合驱油体系的注入溶液与地下原油可产生超低界面张力,达到10^-3mN/m数量级,最低达到10^-4mN/m数量级,因此驱油效率高。

Description

一种碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系及其应用

本发明涉及提高注水油田采收率使用的碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，特指一种含混合表面活性剂的体系，以及利用这种混合表面活性剂与碱和聚合物组成三元复合体系进行三次采油。

目前，三元复合驱油体系中所使用的表面活性剂主要以单一的阴离子型表面活性剂为主，极少有两种表面活性剂的混合都作为主剂的体系，即使有也是以助剂的形式加入的，单一表面活性剂的三元复合体系，通常只能将油水界面张力降低到10^-3mN/m数量级。在国内外的研究中，已有一些文献报道，如SPE27631、SPE35383、SPE36748、SPE35353、SPE39613、SPE39662和美国专利US4501675、US4536301都报道了现场应用表面活性剂的类型、组分、浓度、及配比。其中表面活性剂主要是石油磺酸盐或烷基苯磺酸盐，而且在三元体系中，所需要的碱浓度较高。通常碱浓度范围为0.8～1.25wt％，油水界面张力降低到10^-3mN／m数量级。

本发明的目的是提供一种混合表面活性剂的工业产品，及其二元复合体系(碱-混合表面活性剂)或三元复合体系(碱-混合表面活性剂-聚合物)的驱油配方，在混合表面活性剂浓度为0.05～0.5wt％及碱浓度为0.6～1．25wt％的条件下，该驱油配方使油水界面张力能够降低到10^-4mN/mde超低值，从而可以大幅度提高剩余油的采收率。

本发明的另一个目的是提供一种用于提高注水开发油田的最终采收率和大幅度提高油田开发经济效益的应用方法。

本发明的混合表面活性剂实质是用烷基芳基磺酸盐(重烷基苯磺酸盐、塔底油磺酸盐或石油磺酸盐)与天然羧酸盐复配而成，并加入各种助剂，如低碳醇、二元醇、电解质所形成的体系，这样该混合表面活性剂的主要成分和含量为(t％)：

混合表面活性剂 50～60

低碳醇 0～10

二元醇 0～5

无机盐 0～5

未磺化物 0～5

水 5～15

所述的混合表面活性剂，为烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合物，烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合比为0～4，例如0、1/4、2/4、3／4、4/4、8/4。这里需要说明的是，当使用单一天然羧酸盐的三元复合体系时，与原油之间形成了超低界面张力，最低值达到10-3mN／m数量级，这种情况使用烷基芳基磺酸盐与天然羧酸盐之比为0来表示。烷基芳基磺酸盐包括重烷基苯磺酸盐、塔底油磺酸盐或石油磺酸盐，其化学结构式为：

式中R：烷基碳数C₁₂～C₂₄，其平均当量为380～460。为了调整体系的亲水亲油性，使用了正构或异构的C₂～C₈的低碳醇。二元醇为乙二醇。所述的混合表面活性剂中还含有少量的无机盐NaCL及未磺化物。将碱-混合表面活性剂-聚合物三元复合体系配制成驱油用的注入溶液，各组分的含量为wt％)：

碱(Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH、Na₃PO₄或其混合物)： 0.1～1． 25

混合表面活性剂(烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合物)： 0.05～0.5

聚合物(水溶性的聚丙烯酰胺)： 0～0.2

水(油田注入请水或污水)： 95.0～99.5)

该三元复合体系的注入溶液与地下原油可以形成超低界面张力，最小的界面张力可以达到10^-4mN／m的超低值，优于目前单一表面活性剂的三元稀体系。

本发明之主要特点：

1．本发明应用烷基芳基磺酸盐(重烷基苯磺酸盐、塔底油磺酸基、石油磺酸基)和天然羧酸盐的混合物作为表面活性剂，加入低碳醇和二元醇，配制成混合的表面活性剂溶液，该混合表面活性剂溶液与碱和水溶性聚丙烯酰胺配制成二元(碱-混合表面活性剂)或三元(碱-混合表面活性剂-聚合物)复合驱油体系，由于混合表面活性剂中的烷基芳基磺酸盐与天然羧酸盐的协同效应，具有较高的界面活性，使该二元复合体系或三元复合体系都能油相形成10^-3mN／N的超低界面张力，其混合表面活性剂浓度为0.05～0.0.5wt％，体系，碱浓度(NaOH)为0.6～1．25wt％，最小界面张力可以达到10^-4mN／N数量级，这种混合表面活性剂配制的溶液的界面张力比一般的表面活性剂低。

2．本发明的混合表面活性剂的三元复合体系，在低碱浓度条件下，可以形成超低界面张力。

本发明的烷基芳基磺酸盐与天然羧酸盐的混合物不但具有较高的界面活性，产生协同作用，大大地降低了界面张力，而且需要的碱浓度较底，碱浓度最低降至0.4wt％。由于形成超低界面张力的碱浓度低，从而与岩石的反应大大减弱，碱耗降低，这就减少了对油层的伤害；由于碱浓度降低，这就更降低了三元复合驱的成本；本发明提供的三元复合体系不但需要的碱浓度低，而且形成超低界面张力的碱浓度范围较宽，最大范围为0.4～1025wt％，这对于驱替油层中的剩余油是十分有利的。

3．本发明的混合表面活剂的三元复合体系具有很好的耐盐性，甚至在Ca⁺⁺、Mg⁺⁺离子含量较高时，仍然保持稳定性，并对原油产生超低界面张力。

4．本发明使用的混合表面活性剂，其中烷基芳基磺酸盐包括重烷基磺酸盐来合成洗涤剂的副产物，塔底油和石油磺酸盐来源于石油馏分，都具有原料来源广价格低的优点：混合表面活性剂中另一种成分是天然羧酸盐，来源于非食用的植物油，如玉米油、菜籽油、米糠油，也同样具有来源广价格便宜的特点。由于上述三元复合体系具有高效廉价特征，可作为三次采油优先选用的驱油剂配方。本发明中不含有OP、NP类等有毒、激素类添加剂，因此不会危害环境和生态。

下面给出应用实例对本发明作进一步说明：

实例1：

一种用于提高油田采收率的混合表面活性剂的三元复合体系，其中混合表面活性剂为重烷基苯磺酸盐和天然羧酸盐的混合物，各主要成分和含量为：(kg)

重烷基苯磺酸盐 17.3

天然羧酸盐 70.0

低碳醇 6.0

二元醇 0.7

无机盐 3.0

未磺化物 1.5

水 1.5

实验证明，重烷基苯磺酸盐与天然羧酸盐复配，具有很好的协同效应，这种混合表面活性剂/碱体系与原油之间获得了超低界面张力(见表1和表2)。当然除了重烷基苯磺酸盐外作为烷基芳基磺酸盐的还有石油磺酸盐、塔底油磺酸盐以及它们的混合物，烷基炭链范围为C₁₂～C₂₄，平均当量为400～460。

表1混合表面活性剂/碱体系与原油之间的界面张力

NaOH wt％	混合表面活性剂/碱体系与原油的界面张力mN／m
NaOH wt％	混合表面活性剂/碱体系与原油的界面张力mN／m	O.6	6.0*10^-4
0.8	1.8*10^-4	O.6	6.0*10^-4
0.8	1.8*10^-4	1.O	4.0*10^-4
1.2	5.0*10^-4	1.O	4.0*10^-4

注：1、混合表面活性剂浓度为0.2wt％2、碱为NaOH3、原油为某油田井口脱气原油，水为注如水4、实验温度45℃5、测试仪器：德克萨斯大学张力仪，型号500

表2混合表面活性剂/碱体系与原油之间的界面张力

C wt％	混合表面活性剂/碱体系与原油的界面张力mN／m
C wt％	混合表面活性剂/碱体系与原油的界面张力mN／m	O.05	2.0*10^-3
0.1	1．4*10^-3	O.05	2.0*10^-3
0.1	1．4*10^-3	0.2	1．8*10^-4
0.3	2.8*10^-3	0.2	1．8*10^-4

注：1、NaOH=0.8wt％2、原油为某油田井口脱气原油，水为注入水

实例2：单一表面活性剂的三元体系与混合表面活性剂的三元体系界面张力性能的对比实验条件：

1、原油：某油田井口脱气原油，水为注如水

2、聚合物：水溶性聚丙烯酰胺，分子量为14*10₆，浓度1200mg／L

3、实验温度：45℃

实验结果见表3和表4，表3为碱浓度对单一表面活性剂和混合表面活性剂三元体系界面张力的影响；表4为表面活性剂浓度对界面张力的影响。

表3碱浓度对单一表面活性剂和混合表面活性剂三元体系界面张力的影响

注：1、表面活性剂浓度：O．2wt％；2、混合表面活性剂=重烷基苯磺酸盐+天然羧酸盐

表4表面活性剂浓度对界面张力的影响

注：NaOH=0.8wt％

实验结果表明：混合表面活性剂的三元体系的低界面张力性能优于单一的烷基芳基磺酸盐或单一的天然羧酸盐三元体系的低张力性能。界面张力最低可以降低到10^-4mN／m，因此可以大幅度提高驱油效率。实验还表明：混合表面活性剂的三元复合体系形成了均相的分散体系，稳定性好。由于聚合物的加入，提高了注入水的粘度，能够调节和控制流度，扩大了波及体积，提高了油层的采收率。

本发明的混合表面活性剂的三元复合体系具有驱油效率高，经济成本低等特点，可以作为三次采油优选的驱油剂配方。实例3：

对不同地区的原油和注入水也进行了实验研究，实验结果见表5。

表5不同试验区的原油和注入水对界面张力的影响

实验结果分析：本发明的混合表面活性剂的三元复合体系对不同地区的原油和不同离子含量的注入水均能形成超低界面张力，而且碱浓度范围较宽，最小界面张力达到了10^-4mN／m的超低植，是目前其他任何单一表面活性剂所不能达到的，这是本发明的复合表面活性剂三元体系区别于现有表面活性剂的最重要的性能之一。所以应用本发明的混合表面活性剂配制的三元体系进行三次采油，具有适应性强，界面张力低，稳定性好，提高采收率的幅度大，且经济效果好等许多优点。

Claims

1．一种三次采油用的混合表面活性剂的三元复合驱油体系，其特征在于，所述的混合表面活性剂为烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合物，并于碱和聚合物配制成三元复合体系。所述的烷基芳基磺酸盐，如重烷基苯磺酸盐、塔底油磺酸盐和石油磺酸盐。

2．根据权利要求1所述的碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于，混合表面活性剂的主要成份和含量为(wt％)：

烷基芳基磺酸盐 0～60

天然羧酸盐 0～60

低碳醇 0～10

二元醇 0～5

无机盐 0～5

未磺化物 0～5

水 5～15

3．根据权利要求2所述的混合表面活性剂为烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合物，烷基芳基磺酸盐/天然羧酸盐=0，0.25，0.5，0.75，1.0，2.0。这里着重强调的是在碱-混合表面活性剂-聚合物三元复合体系中，当完全不加入烷基芳基磺酸盐时，也就是碱-天然羧酸盐-聚合物三元复合体系，该体系也可以于原油形成超低界面张力，见表3、4。所以当烷基芳基磺酸盐/天然羧酸盐=0，即为碱-天然羧酸盐-聚合物三元复合体系，这个体系可以当做碱-混合表面活性剂-聚合物三元体系的特例来考虑，因此碱-天然羧酸盐-聚合物三元复合体系也是本发明的组成部分。

4．根据权利要求2所述的混合表面活性剂，其特征在于，混合表面活性剂为烷基芳基磺酸盐和天然羧酸盐的混合物。烷基芳基磺酸盐包括重烷基苯磺酸盐、塔底油磺酸盐和石油磺酸盐，化学结构式为：

式中：R为烷基C₁₂～C₂₄，平均当量为380～460；天然羧酸盐为非食用的植物油为原料(玉米油、米糠油、菜耔油、棉子油)合成的一种阴离子型表面活性剂，主要成分为脂肪酸酯和脂肪酰胺，水溶性和稳定性较好。

5．根据权利要求1所述的碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于，所述的碱为Na₂CO₃、NaHCO₃、Na₃PO₄、NaOH或其混合物。

6．根据权利要求1所述的碱-混合表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于，所述的聚合物为水溶性的聚丙烯酰胺，其分子量为1000*10⁴～2000*10⁴或更高。

7．根据权利要求2所述的混合表面活性剂，其特征在于，所述的二元醇为乙二醇。

8．根据权利要求2所述的混合表面活性剂，其特征在于，还含有少量的无机盐NaCL，Na₂SO₄和未磺化物。

9．将上述的碱-表面活性剂-聚合物三元复合体系配制成驱油用的注入溶液，各组分的含量(wt％)：

碱(Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH、Na₃PO₄或其混合物)：0.1～1．25

混合表面活性剂： 0.05～0.5

聚合物(水溶性聚丙烯酰胺)： 0～0.2

水(油田注入请水或污水)： 95.0～99.5该三元复合体系配制的注入溶液与地下原油可以形成超低界面张力，达到10^-3mN/m数量级，最低达到10^-4mN/m数量级，可有效的驱替油层中的剩余油。