CN1818008A - 一种驱油剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种驱油剂及其制备方法，它属于三次采油中使用的一种化学驱油剂。它由占总质量40％～80％石油磺酸盐和占总质量20％～60％改性二氧化硅在反应釜中30℃～90℃条件下反应1～3小时制备而成。将该驱油剂应用于驱油实验，当其用量为0.4％(质量)时，使油水界面张力降低至1×10^－4mN·m^－1以下。由于油水界面张力的降低，有效地降低了剩余油的黏附功，使残余油易于变形、移动、剥离；同时，降低油水界面张力能消除毛细阻力，减少了油珠通过狭窄孔径移动时界面变形所需的功，使得油珠容易通过喉道，有利于油珠的运移、聚并。在其作用下，原油的洗油效率得到了显著的提高，从而提高原油的采收率。并且该驱油剂与油减配伍性好，价格低廉，可以广泛地应用于油田驱油。

Description

一种驱油剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种剂驱油剂及其制备方法，它是属于三次采油中使用的一种化学驱油剂。

背景技术

随着经济的快速发展，中国对原油的需求量越来越大，据统计，中国去年的原油消费总量已达2.7亿吨，其中净进口量超过1亿吨，约占总消费量的30％；据专家分析，一个国家的原油进口量如果超过总消费量的30％，则国际原油价格将影响该国的国民经济的发展；另一方面，随着世界各国对原油需求量的增长速度大大超过原油产量的增长速度，以及在国际政治、经济、军事等因素的影响下，原油价格不断攀升，目前已经达到70美元/桶；因此，原油已经成为制约中国经济发展的一个重要因素。

为了减少国际原油价格对中国经济发展的影响，保持经济的持续增长，采用新技术，提高现有油田原油的采收率，增加原油产量，成为了中国当务之急。

目前，在油田上应用的驱油剂主要是石油磺酸盐表面活性剂，它因为具有表面活性强、来源广、与油藏配伍性好、生产工艺简单、成本低等原因而得到了广泛的应用。但是，石油磺酸盐表面活性剂一般只能降低油水界面张力至10^-2mN·m^-1数量级，达不到驱油所需超级油水界面张力的要求。

为了获得具有超低油水界面张力的驱油剂，提高原油的采收率。国内外对此研究颇多。目前普遍采用加低碳醇的方法配制表面活性剂驱油体系，但地层的色谱分离使其丧失驱油能力。近年来有学者曾采用木质素作牺牲剂，将尿素、六偏磷酸盐配入驱油体系，以改善驱油体系的抗盐性，减少吸附损失。为了使表面活性剂在驱油过程中发挥更大的功效，采用混合表面活性剂体系代替单一的表面活性剂，使用不同的表面活性剂进行复配来优化完善体系性质，以利用表面活性剂之间的协同效应(synergism)。如Neale、Homof等人1980、81、82年在Can J Chem Eng杂志上提到木质素磺酸盐与石油磺酸盐之间的协同效应；赵福麟撰写的采油化学一书中提到将醚羧酸盐与石油磺酸盐进行复配；黄宏度等人在2000年的油田化学和江汉石油学院学报等发表的论文中提及石油羧酸盐和磺酸盐复配体系能够产生协同效应；王述银等人在2001年特种油气藏在致发表论文，将环烷酸盐和石油磺酸盐进行了复配；中石油勘探院及有关研究单位两年前已开始与美国合作研究开发降低油水界面张力达10^-4mN.m^-1数量级的超级表面活性剂，但成本较高，目前仍没有正式产品应用。但是传统的驱油剂为了追求低的油水界面张力，不注重油藏地质特征及原油物性条件，所以，一般在使用表面活性剂的同时，在其中加入了一定量的碱(NaOH)或聚合物，NaOH或聚合物的加入能够使得油水界面张力降下来；但是，由于NaOH或聚合物在地层中大量被吸附，堵塞了地层孔道，结果却破坏了地层结构，对进一步的开采带来了巨大困难。

发明内容

本发明的技术方案：该驱油剂由石油磺酸盐，占总质量的40％～80％和改性二氧化硅，占总质量的20％～60％左右复合而成。由于所用的石油磺酸盐是由本油田或区块的原油经过磺化而制得的，因此该石油磺酸盐具备油藏的配伍性比较好、价廉易得、界面活性高等优点；又由于改性二氧化硅制作工艺简单、价格低廉；因此该驱油剂具备价格低廉、界面活性高、与油藏配伍性好、抗盐等优点。

改性二氧化硅的生产工艺主要有两种：第一种是改性二氧化硅由硅酸钠与有机改性剂通过溶胶—凝胶法直接制备而来；第二种方法是先由正硅酸乙酯或硅酸盐通过溶胶—凝胶法制备二氧化硅纳米颗粒，然后再加入有机改性剂对二氧化硅纳米颗粒进行有机改性制备而成。其中有机改性剂是多种硅烷偶联剂、C₈～C₁₈的卤代烃、碳链数为C₈～C₁₈的高级脂肪酸或各类羧酸衍生物等。

驱油剂制备方法包括以下步骤：

1)按石油磺酸盐占总质量的40％～80％，改性二氧化硅占总质量的20％～60％，其余量为水的比例，加入到反应釜中；

2)升高反应釜内温度到30℃～90℃，保持该反应温度；

3)不间断搅拌，反应1～3小时，即得到这种驱油剂。

本发明设计的三次采油用的驱油剂与传统的驱油剂存在很大的区别。本发明的驱油剂是将改性二氧化硅与在油田上广泛应用的石油磺酸盐复合而成的，它不需要加入碱(NaOH等)、聚合物或者其它醇助剂，将其单独作用于油水体系就能将油水界面张力降低至10^-4mN·m^-1数量级以下。

本发明的有益驱油效果：该驱油剂应用于油田驱油时，其用量为0.4％～0.8％(质量)，使用量小，因此成本低；在用量为0.4％(质量)时，即4000mg·L^-1，能显著地降低油水体系中油水界面张力，界面张力可下降到1×10^-4mN·m^-1以下。

附图说明

图1为该驱油剂结构图。图中：R₁为有机改性剂、R₂-SO₃H为石油磺酸盐。

具体实施方式

实施方式一：

驱油剂的制备：在反应釜中加入PS-01A石油磺酸盐40％、改性二氧化硅40％和水20％；升高反应釜内温度到30℃，保持该反应温度；不间断搅拌，反应时间为3小时，得到这种驱油剂。

该驱油剂的应用：驱油剂的总质量为0.4％，即4000mg·L^-1；油水体系为孤岛原油和矿化水；测试所用的仪器为美国彪维公司研制的tx-500界面张力仪，测试温度为70℃，转速为5000转/分钟。

降低油水界面张力的情况：该驱油剂溶液与孤岛油水体系间的界面张力开始时下降的很快，在5min即可进入10^-4mN·m^-1数量级；随着时间的延长，油水界面张力继续降低，在7分钟左右就可以达到最低，最低油水界面张力可达1×10^-4mN·m^-1。

实施方式二：

驱油剂的制备：在反应釜中加入PS-01石油磺酸盐50％、改性二氧化硅30％和水20％；升高反应釜内温度到50℃，保持该反应温度；不间断搅拌，反应时间为2小时，得到这种驱油剂。

该驱油剂的应用：驱油剂的总质量为0.5％，即5000mg·L^-1；油水体系为孤岛原油和矿化水；测试所用的仪器为美国彪维公司研制的tx-500界面张力仪，测试温度为70℃，转速为5000转/分钟。

降低油水界面张力的情况：该驱油剂与孤岛油水体系间的界面张力在11分钟左右就可以达到最低，最低油水界面张力也可达1×10^-4mN·m^-1左右。

实施方式三：

驱油剂的制备：在反应釜中加入PS-01A石油磺酸盐60％、改性二氧化硅20％和水20％；升高反应釜内温度到70℃，保持该反应温度；不间断搅拌，反应时间为1小时，得到这种驱油剂。

该驱油剂的应用：驱油剂的总质量为0.6％，即6000mg·L^-1；油水体系为馆四原油和矿化水；测试所用的仪器为美国彪维公司研制的tx-500界面张力仪，测试温度为70℃，转速为5000转/分钟。

降低油水界面张力的情况：该驱油剂与馆四油水体系间的界面张力最低可达6×10^-5mN·m^-1，且在5分钟之内就可以达到最低。

实施方式四：

驱油剂的制备：在反应釜中加入PS-01A石油磺酸盐40％、改性二氧化硅50％和水10％；升高反应釜内温度到90℃，保持该反应温度；不间断搅拌，反应时间为1小时，得到这种驱油剂。

该驱油剂的应用：驱油剂的总质量为0.6％，即6000mg·L^-1；油水体系为孤六原油和矿化水；测试所用的仪器为美国彪维公司研制的tx-500界面张力仪，测试温度为70℃，转速为5000转/分钟。

降低油水界面张力的情况：该驱油剂与孤六油水体系间的界面张力最低可达6×10^-5mN·m^-1，且在7分钟之内就可以达到最低。

由具体实施例可以看出，本发明的驱油剂能够显著地降低油水界面张力，一般都能达到10^-4mN·m^-1数量级，最低界面张力可达6×10^-5mN·m^-1，同时该驱油用超级表面活性剂价廉易得、来源广泛、与油藏配伍性好，因此可以广泛地应用于油田驱油。

本发明的驱油剂驱油机理是：

驱油剂亲水基团为羟基或磺酸基，亲油基团为有机改性剂或石油磺酸盐的碳氢链，见附图1。由于在二氧化硅纳米颗粒表面上形成多个亲水和多个亲油基团，并成球状胶团，所以该表面活性剂属于多亲水基多疏水基的多子表面活性剂，很大程度上降低了油水之间的界面张力，由于油水界面张力得到了显著的降低，从而有效地降低了剩余油的黏附功，减少了油藏从岩石上拉开所需的黏附功，使得残余油易于变形、移动、剥离；同时，降低油水界面张力能有效的消除毛细阻力，减少了油珠通过狭窄孔径移动式界面变形所需的功，使得油珠容易通过喉道，有利于油珠的运移、聚并；大量油滴的移动以及随后的联合是形成油墙的必要条件，已知高的界面张力阻止了油滴的联合，而低的界面张力却促进了这种联合。因此，油水界面张力的降低使得原油的洗油效率得到了显著的提高，从而有效地提高原油的采收率。

Claims (6)

1.一种驱油剂，其特征在于，它由以下组分复合而成：

a)石油磺酸盐，占总质量的40％～80％；

b)改性二氧化硅，占总质量的20％～60％左右。

2.根据权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，所用的石油磺酸盐为本油田和区块所产原油生产得到。

3.根据权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，改性二氧化硅由硅酸钠与有机改性剂通过溶胶—凝胶法直接制备而来；或者由纳米级二氧化硅同有机改性剂改性反应制备而成。

4.根据权利要求3所述的驱油剂，其特征在于，有机改性剂是多种硅烷偶联剂、C₈～C₁₈的卤代烃、碳链数为C₈～C₁₈的高级脂肪酸或各类羧酸衍生物中的一种。

5.根据权利要求3所述的驱油剂，其特征在于，纳米级二氧化硅是由正硅酸乙酯或硅酸盐通过溶胶—凝胶法制备而来。

6.一种权利要求1所述的驱油剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)按石油磺酸盐占总质量的40％～80％，改性二氧化硅占总质量的20％～60％，其余量为水的比例，加入到反应釜中；

2)升高反应釜内温度到30℃～90℃，保持该反应温度；

3)不间断搅拌，反应1～3小时，即得到这种驱油剂。