驅油用表面活性劑組合物、製備方法及應用的製作方法
2023-06-06 22:33:51
驅油用表面活性劑組合物、製備方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及驅油用表面活性劑組合物、製備方法及應用，主要解決表面活性劑在三次採油過程中驅油效率差，同時由於驅油體系含有無機鹼，對地層和油井帶來傷害，腐蝕設備和管道及破乳困難的問題。本發明通過採用驅油用表面活性劑組合物，包括陽離子表面活性劑和陰離子-非離子表面活性劑，所述的陽離子表面活性劑與陰離子-非離子表面活性劑的摩爾比為1∶0.01～1∶100，其中陽離子表面活性劑選自季銨鹽或季胺鹼中的至少一種，陰離子-非離子表面活性劑分子通式如下所示，其中M為鹼金屬、鹼土金屬、銨根中的任意一種的技術方案，較好地解決了該問題，可用於油田三次採油過程中：或。
【專利說明】驅油用表面活性劑組合物、製備方法及應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及驅油用表面活性劑組合物、製備方法及其在油田驅油中的應用。
【背景技術】
[0002] 隨著世界能源需求的增加，石油的合理開發利用已引起人們的極大重視，對石油 的開採量及開採效率的要求也越來越高。實現油氣資源的高效開採，對於提高原油產量不 僅具有現實意義，更具有重要的戰略意義。常規的採油方法(一次和二次法）一般僅採出原 油地質儲量的1/3,還有約2/3的原油未能採出，因此在能源日趨緊張的情況下，提高採油 率已成為石油開採研究的重大課題。三次採油技術則是一種有效的提高採油率的方法，可 分為四大類：一是熱力驅，包括蒸汽驅、火燒油層等；二是混相驅，包括CO 2混相、烴混相及 其他惰性氣體混相驅；三是化學驅；四是微生物採油，包括生物聚合物、微生物表面活性劑 驅。化學驅是強化採油中非常重要並大規模實施的技術，包括聚合物驅、表面活性劑驅、鹼 水驅等以及聚合物、鹼、表面活性劑的多種組合技術。化學驅的效果是物理作用和化學作用 的結果，物理作用是指驅替液的波及作用，而化學作用是指驅替液的微觀驅油作用。化學 作用的核心是降低驅替液與原油的界面張力。表面活性劑由於兼具親油（疏水）和親水(疏 油）性質，當表面活性劑溶於水時，分子主要分布在油水界面上，可以顯著降低油水界面張 力。油水界面張力的降低意味著表面活性劑體系能夠克服原油間的內聚力，將大油滴分散 成小油滴，從而提高原油流經孔喉時的通過率。表面活性劑的驅油效果還表現在使親油的 巖石表面潤溼性反轉、原油乳化、提高表面電荷密度及油滴聚並等作用，這是表面活性劑在 化學驅技術中起舉足輕重作用的原因。
[0003] 目前三次採油用表面活性劑大多採用多元復配體系，同時包含非離子型表面活性 劑和離子型表面活性劑，部分配方中還加入鹼和醇等助劑。如專利CN101024764A提供了 一種油田稠油井用的表面活性劑，該活性劑是由水、片鹼、乙醇、油酸、烷基酚聚氧乙烯醚、 十二烷基苯磺酸鈉組成。再如專利CN1458219A公開了一種三次採油應用的表面活性劑聚 合物純二元超低界面張力複合驅配方，其中使用的表面活性劑是石油磺酸鹽或以石油磺酸 鹽為主劑加稀釋劑和其它表面活性劑復配的複合表面活性劑，其組份的重量百分比為石油 磺酸鹽50?100%，烷基磺酸鹽0?50%，羧酸鹽0?50%，烷基芳基磺酸鹽0?35%，低碳醇 0?20%。又如專利CN1394935發明了一種化學驅油劑，其主要包括辛基苯磺酸鈉陰離子表 面活性劑,表面活性劑助劑、表面活性劑增效劑、表面活性劑增溶劑。這種驅油劑能明顯地 降低稠油的結構粘度，同時可降低油水界面張力，從而提高原油採收率。
[0004] 然而，上述三次採油用表面活性劑仍存在較多問題，主要是表面活性劑活性差、驅 油效率低，同時由於表面活性劑體系過於複雜，因而採出液破乳困難，汙水處理難度大；另 外由於驅油體系含無機鹼，對地層和油井帶來傷害，引起腐蝕設備和管道等問題，而且由於 無機鹼會嚴重降低聚合物的粘度，為達到所需的粘度只得大大提高聚合物的使用濃度，使 採油綜合成本提高；表面活性劑的抗高溫、抗高鹽、抗高礦化度的能力有限。
[0005] 眾所周知，陰離子表面活性劑，如石油磺酸鹽、石油羧酸鹽、烷基苯磺酸鹽等目前 被大量應用於三次採油過程中，而陽離子表面活性劑因其易被地層吸附或產生沉澱，故降 低油水界面張力的能力差，一般不用於三次採油。由於陰陽離子表面活性劑接近等比例混 合時其水溶液容易形成沉澱，從而導致陰陽離子表面活性劑混合體系不僅在應用中成為配 伍禁忌，而且相關理論研究也比較滯後。近年來的研究發現，陰陽離子表面活性劑混合體系 水溶液具有很多異常性質，如由於陰陽離子表面活性劑在水溶液中存在著強烈的靜電作用 和疏水性碳鏈間的相互作用，促進了兩種帶不同電荷表面活性劑離子間的締合，在溶液中 很容易形成膠束，產生比單一表面活性劑更高的表面活性。此外，陰陽離子表面活性劑混合 體系可明顯降低陽離子表面活性劑在巖心上的吸附損耗，從而可顯著降低陽離子表面活性 劑的固有缺陷。
[0006] 鞏育軍等(見2000年2月第30卷第1期西北大學學報（自然科學版），28?31) 研究認為十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)與十二烷基硫酸鈉（SDS)混合體系具有增溶作用。 在石油開採過程中，利用增溶作用可以"驅油"，將粘附在巖層沙石上的油洗下，從而提高石 油採收率。黃宏度等(見石油天然氣學報2007年8月第29卷第4期，101?104)研究了石 油磺酸鹽、石油羧酸鹽、烷基苯磺酸鹽等陰離子表面活性劑與十六烷基三甲基溴化銨、鹼復 配體系的界面張力並得出以下結論：陽離子表面活性劑的加入使石油羧酸鹽、烷基苯磺酸 鹽、石油磺酸鹽的界面活性得到改善。
[0007] 上述研究結果表明陰、陽離子表面活性劑複合體系對於降低油水界面張力、提高 驅油效率具有一定作用。但前者的研究結果顯示其界面性能依然有待改進，後者在體系中 依然採用了鹼，從而無法避免鹼對地層和油井帶來傷害，腐蝕設備和管道及破乳困難等問 題。另外上述體系比較容易生成沉澱，不利於實際應用。
[0008] 為此，本發明一方面吸收借鑑了前人關於陰、陽離子表面活性劑混合體系研究結 果，另一方面採用陰離子-非離子表面活性劑代替傳統的陰離子表面活性劑，克服了陰、 陽離子表面活性劑復配時容易沉澱等缺點，發明了用於驅油用的陽離子表面活性劑和陰離 子-非離子表面活性劑組合物。
【發明內容】
[0009] 本發明所要解決的技術問題之一是現有表面活性劑在三次採油過程中驅油效率 差，同時由於驅油體系含有無機鹼，對地層和油井帶來傷害，腐蝕設備和管道及破乳困難的 問題，提供一種新的驅油用表面活性劑組合物，該組合物具有界面活性高、洗油能力強、體 系簡單，不會對地層和油井帶來傷害，不會腐蝕設備和管道及不會造成破乳困難的優點。 [0010] 本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題一相對應的表面活 性劑組合物的製備方法。
[0011] 本發明所要解決的技術問題之三是技術問題之一所述驅油用表面活性劑組合物 在油田驅油中的應用。
[0012] 為解決上述技術問題之一，本發明採用的技術方案如下：驅油用表面活性劑組合 物，包括陽離子表面活性劑和陰離子-非離子表面活性劑，所述的陽離子表面活性劑與陰 離子-非離子表面活性劑的摩爾比為1 : 0.01?1 : 100,其中陽離子表面活性劑選自季 銨鹽或季胺鹼中的至少一種，陰離子-非離子表面活性劑分子通式為：
【權利要求】
1. 一種驅油用表面活性劑組合物，包括陽離子表面活性劑和陰離子-非離子表面活 性劑，所述的陽離子表面活性劑與陰離子-非離子表面活性劑的摩爾比為1 : 0.01? 1 : 100,其中陽離子表面活性劑選自季銨鹽或季胺鹼中的至少一種，陰離子-非離子表面 活性劑分子通式為：
其中M為鹼金屬、鹼土金屬、銨根中的任意一種；R為H、C廣C2(l的烷基、C6~C1(I的芳基或 取代芳基中的任意一種；IT為Q?C1(l的亞烷基;m、n為1?10中的任意一個整數；x、y為 0?100中的任意一個整數或小數；r為分子通式中M與S03基團或者M與COO基團的摩爾 I：匕，當M為鹼金屬或銨根時r=l，當M為鹼土金屬時r=0. 5。
2. 根據權利要求1所述驅油用表面活性劑組合物，其特徵在於x、y為0?50中的任 意一個整數或小數。
3. 根據權利要求1所述驅油用表面活性劑組合物，其特徵在於x>0。
4. 根據權利要求1或3所述驅油用表面活性劑組合物，其特徵在於所述陽離子表面活 性劑選自四烷基氯化銨或四烷基氫氧化銨中的至少一種。
5. 根據權利要求1或3所述驅油用表面活性劑組合物，其特徵在於所述陽離子表面活 性劑分子中的碳原子數為4~40。
6. 根據權利要求1所述驅油用表面活性劑組合物，其特徵在於R為H、C5?C15的烷基、 芳基。
7. 根據權利要求1所述驅油用表面活性劑組合物，其特徵在於IT為q?C5的亞烷基。
8. 權利要求1所述驅油用表面活性劑組合物的製備方法，包含以下步驟： a) 將不飽和脂肪酸、酸性催化劑及芳香烴加入反應釜，於50?150°C加成反應1?20 小時，其中不飽和脂肪酸：芳烴摩爾比為1 :(〇. 5?1.0);反應結束後，在溫度10(T300°C， 壓力KTlOOkg/cm2加氫反應1~10小時，從而將芳基取得羧酸還原成芳基取代醇；將芳基 取代醇、鹼性催化劑及所需的環氧丙烷、環氧乙烷加入反應釜，於100?200°C進行醚化反 應1?20小時；而後加入磺化試劑或羧化試劑進行磺化/羧化反應，於50?100°C反應 1?20小時，其中芳基取代脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚：磺化試劑/羧化試劑的摩爾比為 1 :(1?4);反應結束後，用酸性水溶液調節至pH=l~3,進行油水分離，油相加入鹼液中和至 pH=7~9,得到芳基取代脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚磺酸鹽或芳基取代脂肪醇聚氧丙烯聚氧 乙烯醚羧酸鹽陰離子一非離子表面活性劑； b) 將陽離子表面活性劑及按照步驟a)得到的陰離子一非離子表面活性劑分別溶解 於水中，而後按照摩爾比1 : 0.1?1 : 10混合均勻。
9. 根據權利要求8所述驅油用表面活性劑組合物的製備方法，其特徵在於步驟a)所述 鹼性催化劑選自NaOH或KOH中的至少一種。
10. 權利要求1至7中任一項所述驅油用表面活性劑組合物在油田驅油中的應用。
【文檔編號】C08G65/334GK104277814SQ201310286400
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】李應成, 顧松園, 沈之芹, 何秀娟, 楊一青 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院