CN101665685B - 一种用于三次采油提高原油采收率的驱油剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于三次采油提高原油采收率的驱油剂及其制备方法，属于油田强化采油技术领域。本发明所用表面活性剂构成成分及其质量含量百分比分别为：水溶性高分子聚合物0.01～0.3％，非离子类表面活性剂0-20％；阴离子表面活性剂5-65％；两性表面活性剂0-5％；添加剂0.01～1.5％，其余加水至100％。该驱油剂与所用聚合物是基于具有结构互补和良好配伍性的多种缔合及分子间弱相互作用得到的新型强化驱油体系。该体系具有抗高温、抗盐、较高粘度及超低界面张力等性能，且体系符合环保要求，用于聚驱后油田可明显提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，涉及石油三采强化采油聚合物-表面活性剂纯二元驱油体系的构建。更具体的说是一种用于三次采油提高原油采收率的二元驱油剂。
背景技术
传统的石油开采分为这样三个阶段：一次采油是靠地层压力把原油喷到地面，采收率达原油蕴藏量15％左右；二次采油是靠人工注水维持压力，使原油得到进一步开采，采收率约为25％左右。通过地下原油一次、二次开采后，仍有大量原油(40-60％)吸附在岩层空隙中而难以用上述两种方法进行开采。因此，需用其他的物理化学方法将其从岩层中提取出来，这些方法称之为三次采油或强化采油技术。
随着石油开采的不断进行，目前，我国主要油田已进入二次采油后期高含水阶段，地下原油处于不连续的分散状态，即地下原油中含有大量水、原油不能大片连在一起，其驱油技术主要利用碱/聚合物/表面活性剂三元复合驱，提高原油采收率。
碱/聚合物/表面活性剂三元驱油剂能够大幅度提高原油采收率，但在大规模工业化应用过程中，一些问题也随之而来。碱的使用引起多价离子沉淀、岩石矿物溶蚀，破坏油层和油井结构，严重损坏地层；同时，需每隔10-15天就需要清洗一次泵桶，增加采油成本；且碱的存在不仅会大幅度增加聚合物的使用量，还会大大降低聚合物粘弹性，尤其是聚合物弹性；此外，碱的使用还导致了采出液为粘度较高的W/O型乳化液，既影响了油井产能，又增加了破乳难度。
发明内容
为了解决碱/聚合物/表面活性剂三元驱油剂工业应用工程中存在的缺点与不足，达到增油降水效果，提高原油采收率，本发明设计了无碱低界面张力聚合物/表面活性剂二元驱油剂，充分发挥聚合物粘弹性，同时保持体系界面张力在10-3mN/m数量级。为达到上述目的本发明提供了如下的技术方案：
一种用于三次采油提高原油采收率的驱油剂(聚合物-表面活性剂纯二元驱油体系配方)，其特征在于该驱油剂，由下述原料按重量百分比组成：
水溶性高分子聚合物 0.01～0.3％，
非离子表面活性剂 0.01～0.2％，
阴离子表面活性剂 0.05～0.45％，
两性离子表面活性剂 0～0.05％，
添加剂 0.01～1.5％，
其余加水至100％。
本发明所述的驱油剂，其中所述水溶性高分子聚合物为聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺或黄原胶中的一种。
本发明所述的驱油剂，其中所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、石油羧酸盐、支链磺酸盐、琥珀酸磺酸盐、脂肪醇聚阳乙烯醚硫酸盐、烷基苯基磺酸钠、吡咯烷基酮羧酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠、双子表面活性剂及甲基纤维素钠的一种或多种。
本发明所述的驱油剂，其中所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、甲基纤维素M20、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、异辛基酚基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、山梨醇及山梨醇缩醛衍生物的一种或多种。
本发明所述的驱油剂，其中所述两性离子表面活性剂为咪唑啉型羧酸盐、咪唑啉型磷酸盐、磺基咪唑啉甜菜碱、羧酸甜菜碱、N-酰胺基羧酸甜菜碱及N-烷基硫代羧酸甜菜碱的一种或多种。
本发明所述的驱油剂，其中水为普通清水或回注污水。
本发明所述的驱油剂，其特征在于所用添加剂为碳连长度为C1-C4的低碳醇、低碳酮或低碳醚添加剂。
本发明进一步公开了驱油剂的制备方法，其特征在于按如下的方法进行：
将0.01～0.3％水溶性高分子聚合物，0.01～0.2％非离子表面活性剂，0.05～0.45％阴离子表面活性剂，0～0.05％两性离子表面活性剂混合，添加剂0.01～1.5％，加入到带有搅拌装置的反应器中，加水至100％，搅拌下室温反应1.5～2.5h，制得驱油剂。
本发明的设计思路是利用具有结构互补和良好溶解性的多种缔合与活性聚合物的分子间相互作用(氢键、库仑力、疏水缔合作用、电荷转移作用等)形成高分子复合物，在油藏条件下，通过高分子复合降低组分聚合物链的自由度，增大高分子的流体力学体积，使溶液获得高粘度；同时在多种表面活性剂协同做用下，降低体系界面张力。
本发明的二元驱油剂与现有碱/聚合物/表面活性剂三元驱油剂技术方案相比，具有如下实质性特点：
1)本发明所涉及驱油剂中无碱，克服了碱降低聚合物粘弹性及碱造成碱垢破坏地层结构和卡泵洗井作业等问题，即符合环保要求，又降低了生产成本。该驱油体系，用于提高原油采收率的驱油体系构建。可在无碱、高温、高矿化度条件下，使油水间界面张力由原来的10mN/m数量级降至10-3mN/m数量级。
2)本发明所涉及的化合物(如聚合物、表面活性剂)均为工业化生产的精细化学品，原料易得；此外，复配体系中所使用的水即可为普通清水，亦可为回注污水，环保效果好，还降低生产成本。
3)本发明所述驱油剂在高温、高矿化度条件下，经均质岩心驱油实验证实，可提高原油采收率30％以上。经粘度及界面张力测定可知，复配体系在80℃、25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)矿化度条件下，粘度达到17.1mPa/s，可与原油形成10-3mN/m超低界面张力。
4)实验证明，驱油条件下，通过主体聚合物与表面活性剂复合降低聚合物链的自由度，增大高分子的流体力学体积，使溶液获得高粘度，具有较强抗盐性能，而且，多种离子表面活性剂协同作用，有效降低了体系界面张力。
例如：70℃ 20000mg/L矿化度下，聚合物-表面活性剂二元驱油剂与碱-聚合物-表面活性剂三元驱油剂性能对比：
| 比较实施例 | 流体力学半径(nm) | 粘度(mPa/s) | 界面张力(mN/m) |
| 二元驱油剂 | 600 | 19.1 | 2.2×10-3 |
| 三元驱油剂(碱) | 280 | 11.5 | 2.7×10-3 |
具体实施方式
以下结合实施例用来帮助理解本发明，并且不用于也不应被解释为以任何方式对所列出的权利要求中发明的限制。其中下述实例中使用的仪器和试剂如下：
(1)使用试剂：
聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺和黄原胶、石油磺酸盐、石油羧酸盐、十二烷基苯硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠、双子表面活性剂、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、山梨醇缩醛衍生物、咪唑啉型羧酸盐、咪唑啉型磷酸盐、磺基咪唑啉甜菜碱、羧酸甜菜碱、N-酰胺基羧酸甜菜碱及N-烷基硫代羧酸甜菜碱(均有市售)。
(2)使用仪器：TX-500C型转滴界面张力仪、DV-II型布氏粘度计(带有UL转子)
实施例1：
将聚丙烯酰胺18.0g，十二烷基苯磺酸钠3.0g，双子表面活性剂2.0g，烷基酚基聚氧乙烯醚5.0g，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠10.0g，甲醇15.0g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，室温搅拌2.0h，制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为16.5mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为2.6×10-3mN/m。
实施例2：
将改性聚丙烯酰胺16.0g，羧酸甜菜碱甜菜碱2.0g，脂肪醇聚氧乙烯醚2.0g，磺基咪唑啉甜菜碱3.0g，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠6.0g，乙醇13.0g，清水10000g(或回注污水)加入到装有搅拌装置的混合器中，室温搅拌2.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为17.5mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为3.1×10-3mN/m。
实施例3：
将黄原胶15.0g，十二烷基苯磺酸钠3.0g，石油羧酸盐6.0g，羧酸甜菜碱1.5g，磺基咪唑啉甜菜碱2.0g，甲醇16.0g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，室温搅拌2.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为12.5mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为5.0×10-3mN/m。
实施例4：
将改性聚丙烯酰胺17.0g，十二烷基磺酸钠3.0g，石油磺酸盐15.2g，烷基酚聚氧乙烯醚3.0g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，异丙醇12.0g，室温搅拌2h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为13.0mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为5.6×10-3mN/m。
实施例5：
将黄原胶15.0g，十二烷基磺酸钠3.0g，石油磺酸盐15.2g，烷基酚聚氧乙烯醚2.8g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，异丙醇12.0g，室温搅拌1.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为15.0mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为2.3×10-3mN/m。
实施例6：
将黄原胶16.0g，石油磺酸盐15.0g，烷基酚聚氧乙烯醚3.0g，聚乙二醇辛基苯基醚3.0g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，丙酮11.0g，室温搅拌2.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为17.0mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为3.1×10-3mN/m。
实施例7：
将改性聚丙烯酰胺17.0g，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠2.0g，石油磺酸盐12.0g，脂肪酸聚氧乙烯醚5.0g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，乙二醇11.0g，室温搅拌2.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为17.0mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为2.7×10-3mN/m。
实施例8：
将改性聚丙烯酰胺17.0g，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠2.0g，石油磺酸盐12.0g，脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸盐5.0g，脂肪醇聚氧乙烯醚4.0g，聚乙二醇辛基苯基醚1.0g，清水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，丁醇11.0g，室温搅拌2.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为19.0mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为1.5×10-3mN/m。
实施例9：
将改性聚丙烯酰胺19.0g，羧酸甜菜碱甜菜碱4.0g，脂肪醇聚氧乙烯醚1.5g，磺基咪唑啉甜菜碱1.0g，聚乙烯吡咯烷酮2.0g，石油磺酸盐17.0g，乙醇13.0g，回注污水10000g，加入到装有搅拌装置的混合器中，室温搅拌1.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为12.5mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为6.5×10-3mN/m。
实施例10：
将聚丙烯酰胺15.0g，(羧酸甜菜碱甜菜碱+N-酰胺基羧酸甜菜碱)4.0g，脂肪醇聚氧乙烯醚1.5g，烷基酚聚氧乙烯醚1.5g，烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠2.0g，石油磺酸盐14.0g，乙二醇13.0g，回注污水10000g加入到装有搅拌装置的混合器中，室温搅拌1.5h。制得驱油剂。
在温度为80℃，矿化度25000mg/L(Ca2++Mg2+＝552mg/L)，DV-II型布氏粘度计(UL接头)在30转/分条件，测得粘度为18.0mPa.S；使用TX-500C界面张力仪，在旋转速度5000转/分钟条件下，最低界面张力为2.0×10-3mN/m。
Claims (3)
1.一种用于三次采油提高原油采收率的驱油剂，其特征在于该驱油剂由下述原料按重量百分比组成：
水溶性高分子聚合物 0.01～0.3％，
非离子表面活性剂 0.01～0.2％，
阴离子表面活性剂 0.05～0.45％，
两性离子表面活性剂 0～0.05％，
添加剂 0.01～1.5％，
其余加水至100％；
其中所述水溶性高分子聚合物为聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺或黄原胶中的一种；
所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、石油羧酸盐、支链磺酸盐、琥珀酸磺酸盐、脂肪醇聚阳乙烯醚硫酸盐、烷基苯磺酸钠、吡咯烷基酮羧酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠、双子表面活性剂及甲基纤维素钠的一种或多种；
所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、甲基纤维素M20、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、异辛基酚基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、山梨醇及山梨醇缩醛衍生物的一种或多种；
所述两性离子表面活性剂为咪唑啉型羧酸盐、咪唑啉型磷酸盐、磺基咪唑啉甜菜碱、羧酸甜菜碱、N-酰胺基羧酸甜菜碱及N-烷基硫代羧酸甜菜碱的一种或多种；
所述的添加剂为碳链长度C1-C4的低碳醇、低碳酮或低碳醚。
2.权利要求1所述的驱油剂，其中水为普通清水或回注污水。
3.一种制备权利要求1所述驱油剂的方法，其特征在于按如下的方法进行：
将0.01～0.3％水溶性高分子聚合物，0.01～0.2％非离子表面活性剂，0.05～0.45％阴离子表面活性剂，0～0.05％两性离子表面活性剂混合，添加剂0.01～1.5％，加入到带有搅拌装置的反应器中，加水至100％，搅拌下室温反应1.5～2.5h，制得驱油剂。
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2009
- 2009-09-14 CN CN2009100704259A patent/CN101665685B/zh not_active Expired - Fee Related
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