三次採油用的驅油組合物及其製備方法
2024-04-05 19:52:05
專利名稱：三次採油用的驅油組合物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種三次採油用的驅油組合物及其製備方法。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，人們對石油需求量的不斷增加和石油儲量的減少，石油作為不可再生的資源正變得越來越寶貴。面臨的問題有一，供需矛盾突出，石油需求量越大越大，新油田越來越少；二，枯竭油藏中還剩留有大量原油。一次採油(POR)可採出10 25%地下原油，二次採油(SOR)可採出15 25%地下原油，即一次採油和二次採油只採出 25 50%地下原油。為了保證石油長期穩定供應、滿足人類的需求，必須研究和發展提高石油採收率技術，三次採油(EOR)通過強化採油措施，可使原油採收率再提高6 20%，甚至更多化學驅是提高採收率的一個重要方法。表面活性劑驅被認為是可以較大幅度提高採收率、適用範圍廣、最具發展前景的一種化學劑。表面活性劑無論是作為主劑還是作為助劑驅油，對大幅度提高採收率均起到不可估量的作用。聚合物驅油技術是一種重要的提高石油採收率的方法，與一般水驅相比，聚合物驅油可加速採油過程，改善經濟效益，工藝及設備較簡單、成本較低。作為化學驅中的一項重要技術，聚合物、表面活性劑及鹼形成的三元複合驅油技術已在中外進行了一些礦場試驗，取得了良好的驅油效果。但是鹼的加入導致礦場試驗中出現採油井井筒結垢嚴重、採出液處理困難等問題，使得三元複合驅油技術的應用前景不容樂觀。相比之下，聚合物和表面活性劑形成的二元複合驅配方中未使用鹼， 礦場可操作性更強，因而受到油田的認可。但是由於不用任何鹼，原油中石油酸類活性物質不能得到充分利用，所以研發具有更高表面活性的新型表面活性劑和無鹼二元複合驅配方勢在必行。國外三次採油用的表面活性劑工業化產品主要有兩大類一是石油磺酸鹽為主的表面活性劑，二是烷基苯磺酸鹽為主的表面活性劑，這兩類表面活性劑原料都取自原油，原料來源廣、數量大，因而也是國外三次採油用量最大的表面活性劑。由於磺酸鹽類表面活性劑為陰離子型，它與二價陽離子(地層水中的Ca2+、Mg2+等)會發生沉澱，當Ca2+、Mg2+超過 300 μ g/g時便失去驅油效果。為此，國外還在繼續開發研究適合高含鹽、高Ca2+、Mg2+離子地層用的表面活性劑，包括多官能團的表面活性劑、雙子表面活性劑以及犧牲劑的研究，並且注重各種表面活性劑的復配研究。陰-非離子兩性表面活性劑近年來一直是三次採油(EOR)領域研究的熱點之一，由於其分子結構中將兩種不同性質的非離子基團和陰離子基團設計在同一個表面活性劑分子中，使其兼具陰離子和非離子表面活性劑的優點，優勢互補、性能優良，因此顯示了良好的應用前景，尤其針對無鹼存在的二元複合驅體系，由於沒有鹼的存在不但避免了油層的堵塞、結垢和腐蝕等問題，而且能與原油形成超低界面張力。近幾年來，由於雙子 (Gemini)表面活性劑是由兩個親水基團、兩個疏水基團和一個連接基鍵合而成的特殊結構化合物，比傳統表面活性劑具有更為優良的性能，使它具有超低界面張力、低臨界膠束濃度、低Kraff點、良好的鈣皂 分散能力、良好的潤溼性能等一系列獨特性質，從而引起極大關注。具有界面性能和流變性的Gemini表面活性劑，有望取代三元複合驅配方中的鹼，在合理的配方體系下，最終實現二元驅替體系，為油田的化學驅開闢新的途徑。早在20世紀20年代末30年代初的專利申請中，德格魯特(De Groot)就曾提出水溶性表面活性劑有助於提高石油的採收率。目前，國內研究開發的主要雙子表面活性劑主要是陽離子雙季銨鹽型，如中國專利CN 1528853、CN 1817431、CN 1066137等相繼報導了雙醯胺型陽離子型、含氟陽離子型及含吡啶基陽離子雙子表面活性劑。由於陽離子具有吸附損耗大、成本高等缺點，近年來陰離子型和非離子型雙子表面活性劑的研究開發也得到了越來越多的重視，如中國專利CN 101073757報導了一種陰離子不對稱雙子的合成。而由於陰離子型表面活性劑具有耐鹽性差，而非離子型具有耐溫性差的缺點，使得這些產品無法在高溫高鹽油藏的得到應用。另外，現有的三元複合驅油體系中，含有高濃度的鹼，如氫氧化鈉、碳酸鈉等，在使用過程中，對地層和油井等帶來巨大的傷害，所使用的表面活性劑不易被生物降解，且對人體也有一定的危害性，如1991年，趙國璽在《表面活性劑物理化學》P495 ； 1994年，劉程在 《表面活性劑大全》P35中所公開的內容。所以針對那些苛刻油藏，我們理應尋求一種在無鹼、高溫(地層溫度大於85°C )、高鹽(礦化度40000mg/L以上)條件下結構穩定，並能與原油形成10_3 l(T4mN/m超低界面張力，有效提高原油採收率的表面活性劑驅油體系。本發明所述的正是這種在無鹼情況下，適合於高溫高鹽油藏的陰-非雙子表面活性劑、其製備方法、二元複合及其在三次採油中的應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中含表面活性劑的驅油劑存在高溫高鹽條件下驅油效率差，使用濃度高以及三元複合驅中鹼對地層和油井帶來的腐蝕和積垢傷害的問題，提供一種新的三次採油用的驅油組合物。該方法將含N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽表面活性劑組合物用於驅油過程中，具有無鹼、無腐蝕和積垢傷害，使用濃度低，在高溫高鹽條件下驅油效率高的特點。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之一相對應的三次採油用的驅油組合物的製備方法。為了解決上述技術問題之一，本發明採用的技術方案如下一種三次採油用的驅油組合物，以質量百分比計包括以下組份(1)0. 01 5. 0%的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽；(2)0.01 3.0%的聚合物；(3) 92. 0 99. 98 % 的地層水；其中(1)組分的分子通式為
權利要求
1.一種三次採油用的驅油組合物，以質量百分比計包括以下組份(1)0.01 5. 0%的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽；(2)0.01 3.0%的聚合物；(3)92.0 99. 98%的地層水；其中(1)組分的分子通式為
2.根據權利要求1所述的三次採油用的驅油組合物，其特徵在於所述的地層水的總礦化度為 16000 40000mg/L、Ca2++Mg2+ 為 450 1000mg/L。
3.根據權利要求1所述的三次採油用的驅油組合物，其特徵在於所述的聚合物選自耐溫抗鹽聚丙烯醯胺。
4.根據權利要求3所述的聚合物，其特徵在於所述的耐溫抗鹽聚合物是由丙烯醯胺、 2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯醯胺基十二烷基磺酸和烯丙基油基醚四種單體共聚而成的，其摩爾百分比為76 18 5 1。
5.根據權利要求1所述的三次採油用的驅油組合物，其特徵在於所述的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽中的R1碳原子數為九、十一、十三、十五或十七。
6.根據權利要求1所述的三次採油用的驅油組合物，其特徵在於所述的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽中的R2的碳原子數為二、四或六。
7.根據權利要求1所述的三次採油用的驅油組合物，其特徵在於所述的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽中的R1碳數加1之和，與EO數η的比值在2 4之間。
8.權利要求1所述的三次採油用的驅油組合物的製備方法，包括以下步驟(a)N, N-二脂肪醯二胺的製備將所需配比的碳鏈數為10 18的脂肪酸、二氯亞碸和N，N- 二甲基甲醯胺DMF在70 100°C反應2 5小時，減壓抽出過量的二氯亞碸，得到的透明液體即為碳鏈數為10 18的脂肪醯氯，加入碳鏈數為10 18的脂肪酸質量二分之一的甲苯稀釋後，升溫至60 90°C， 按所需配比將碳鏈數為2 6的二胺、吡啶及用量是碳鏈數為10 18的脂肪酸質量二分之一的甲苯混合均勻後慢慢滴入碳鏈數為10 18的脂肪醯氯溶液中，反應2 5小時，經後處理得到白色粉末狀固體化合物；其中，碳鏈數為10 18的脂肪酸、二氯亞碸和N，N-二甲基甲醯胺的摩爾比為1 1.0 2. O 0.03 0.1，碳鏈數為10 18的脂肪醯氯、碳鏈數為2 6的二胺和吡啶的摩爾比為2. O 4. O 1 ·1.5 3. 5;(b)N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸的製備步驟(a)所合成的N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯二胺按所需配比與氫氧化鈉或氫氧化鉀、四丁基溴化銨催化劑混合後，以加入N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯二胺質量二分之一的四氫呋喃稀釋後，加熱至回流反應2 8小時，再加入所需配比的氯乙酸鈉繼續回流反應6 14小時，經後處理得白色粉末狀固體。其中，N, N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯二胺、氯乙酸鈉、氫氧化鈉或氫氧化鉀和四丁基溴化銨的摩爾比=1 2 9 3 9 0. 02 0. 07 ；(c)N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚的製備步驟(b)所合成的N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯基二胺二乙酸和環氧乙烷按所需配比在反應溫度為85 160°C，壓力小於0. SOMPa表壓條件下，鈣的鹼性化合物為催化劑， 反應得N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚；其中，N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯基二胺二乙酸與環氧乙烷摩爾比為1 4 14，催化劑用量為N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯基二胺二乙酸質量的0. 5 5. 0% ； (d)N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽的製備將步驟(c)所合成的N，N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚按所需配比與氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨催化劑混合，以甲苯為溶劑， 在反應溫度50 130°C，反應3 15小時，反應結束後經後處理得N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽；其中，N, N-雙碳鏈數為10 18脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚、氯乙酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比=1 2 6 2 8 0. 05 0. 3 ；(e)將所需量的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽、上述的耐溫抗鹽聚合物及地層水均勻混合，室溫攪拌1 3小時，得到所需的組合物；以質量百分比計，N， N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽、上述的耐溫抗鹽聚合物及地層水的配比為 0. 01 5. 0% 0. 01 3. 0% 92. 0 99. 98%。
全文摘要
本發明涉及一種三次採油用的驅油組合物及其製備方法，主要解決現有技術中含表面活性劑的驅油劑存在高溫高鹽條件下驅油效率差、使用濃度高以及三元複合驅中鹼對地層和油井帶來的腐蝕和積垢傷害的問題。本發明通過三次採油用的驅油組合物，以質量百分比計包括以下組份(1)0.01～5.0％的N，N-雙脂肪醯基二胺二乙酸二聚氧乙烯醚雙羧酸鹽；(2)0.01～3.0％的聚合物；(3)92.0～99.98％的地層水；其中(1)組分的分子通式為式中R1為C9～C17的烷基，R2為C2～C6的烷基，n為乙氧基團EO的加合數，其取值範圍為2～7中的任意一個整數；M為選自鉀、鈉或鋰中的任意一種等金屬離子；聚合物選自超高分子量聚丙烯醯胺(粘均分子量為2500萬)、耐溫抗鹽聚合物或黃原膠中的一種；水選自油田地層水的技術方案，較好地解決了該問題，可用於油田的三次採油生產中。
文檔編號C09K8/588GK102220124SQ20101014719
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者張慧, 沈之芹, 沙鷗, 翟曉東 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