用于強化采油的表面活性劑組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于強化采油的表面活性劑組合物及其制備方法，主要解決現(xiàn)有表面活性劑在三次采油過程中驅(qū)油效率差，同時由于驅(qū)油體系含有無機堿，對地層和油井帶來傷害，腐蝕設(shè)備和管道及破乳困難的問題。本發(fā)明通過采用一種表面活性劑組合物，包括陽離子表面活性劑和陰離子-非離子表面活性劑，其中陽離子表面活性劑選自季銨鹽或季胺堿中的至少一種，陰離子-非離子表面活性劑為脂肪酸聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸鹽、磺酸鹽中的任意一種，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及其制備方法的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于油田強化采油過程中。
【專利說明】用于強化采油的表面活性劑組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于強化采油的表面活性劑組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界能源需求的增加，石油的合理開發(fā)利用已引起人們的極大重視，對石油的開采量及開采效率的要求也越來越高。實現(xiàn)油氣資源的高效開采，對于提高原油產(chǎn)量不僅具有現(xiàn)實意義，更具有重要的戰(zhàn)略意義。常規(guī)的采油方法(一次和二次法)一般僅采出原油地質(zhì)儲量的1/3，還有約2/3的原油未能采出，因此在能源日趨緊張的情況下，提高采油率已成為石油開采研究的重大課題。三次采油技術(shù)則是一種有效的提高采油率的方法，可分為四大類:一是熱力驅(qū)，包括蒸汽驅(qū)、火燒油層等；二是混相驅(qū)，包括C02混相、烴混相及其他惰性氣體混相驅(qū)；三是化學驅(qū)；四是微生物采油，包括生物聚合物、微生物表面活性劑驅(qū)?；瘜W驅(qū)是強化采油中非常重要并大規(guī)模實施的技術(shù)，包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)等以及聚合物、堿、表面活性劑的多種組合技術(shù)。化學驅(qū)的效果是物理作用和化學作用的結(jié)果，物理作用是指驅(qū)替液的波及作用，而化學作用是指驅(qū)替液的微觀驅(qū)油作用?；瘜W作用的核心是降低驅(qū)替液與原油的界面張力。表面活性劑由于兼具親油(疏水)和親水(疏油)性質(zhì)，當表面活性劑溶于水時，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(nèi)聚力，將大油滴分散成小油滴，從而提高原油流經(jīng)孔喉時的通過率。表面活性劑的驅(qū)油效果還表現(xiàn)在使親油的巖石表面潤濕性反轉(zhuǎn)、原油乳化、提高表面電荷密度及油滴聚并等作用，這是表面活性劑在化學驅(qū)技術(shù)中起舉足輕重作用的原因。
[0003]目前三次采油用表面活性劑大多采用多元復配體系，同時包含非離子型表面活性劑和離子型表面活性劑，部分配方中還加入堿和醇等助劑。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、片堿、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公開了一種三次采油應用的表面活性劑聚合物純二元超低界面張力復合驅(qū)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復合表面活性劑，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(fā)明了一種化學驅(qū)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(qū)油劑能明顯地降低稠油的結(jié)構(gòu)粘度，同時可降低油水界面張力，從而提高原油采收率。
[0004]然而，上述三次采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(qū)油效率低，同時由于表面活性劑體系過于復雜，因而采出液破乳困難，污水處理難度大；另外由于驅(qū)油體系含無機堿，對地層和油井帶來傷害，引起腐蝕設(shè)備和管道等問題，而且由于無機堿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，使采油綜合成本提高；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于三次采油過程中，而陽離子表面活性劑因其易被地層吸附或產(chǎn)生沉淀，故降低油水界面張力的能力差，一般不用于三次采油。由于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淀，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(guān)理論研究也比較滯后。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，陰陽離子表面活性劑混合體系水溶液具有很多異常性質(zhì)，如由于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(chǎn)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。在石油開采過程中，利用增溶作用可以“驅(qū)油”，將粘附在巖層沙石上的油洗下，從而提高石油采收率。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、堿復配體系的界面張力并得出以下結(jié)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(jié)果表明陰、陽離子表面活性劑復合體系對于降低油水界面張力、提高驅(qū)油效率具有一定作用。但前者的研究結(jié)果顯示其界面性能依然有待改進，后者在體系中依然采用了堿，從而無法避免堿對地層和油井帶來傷害，腐蝕設(shè)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淀，不利于實際應用。
[0008]為此，本發(fā)明一方面吸收借鑒了前人關(guān)于陰、陽離子表面活性劑混合體系研究結(jié)果，另一方面采用陰離子-非離子表面活性劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)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 易沉淀等缺點，發(fā)明了用于強化采油過程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(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有表面活性劑在強化采油過程中驅(qū)油效率差，同時由于驅(qū)油體系含有無機堿，對地層和油井帶來傷害，腐蝕設(shè)備和管道及破乳困難的問題，提供一種新的表面活性劑組合物，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(shè)備和管道及不會造成破乳困難的優(yōu)點。
[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題一相對應的表面活性劑組合物的制備方法。
[0011]為解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種強化采油用表面活性劑組合物及其制備方法，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堿中的至少一種，陰離子-非離子表面活性劑為脂肪酸聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸鹽或磺酸鹽中的至少一種；
肪酸聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸鹽分子通式為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于強化采油的表面活性劑組合物，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堿中的至少一種，陰離子-非離子表面活性劑為脂肪酸聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸鹽或磺酸鹽中的至少一種；肪酸聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸鹽分子通式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物，其特征在于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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物，其特征在于所述陰離子-非離子表面活性劑中陽離子Μ選自Na、K、Mg、Ca或NH4 +中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物，其特征在于所述R為C1(l~C20的烷基或烯基中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物，其特征在于所述IT為Ci~C5的烷基或取代烷基中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物，其特征在于所述乙氧基聚合度、丙氧基聚合度為0~20中的任意一個整數(shù)或小數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物，其特征在于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: 0.1~1: 10。
8.權(quán)利要求1所述用于強化采油的表面活性劑組合物的制備方法，包括以下步驟:a)將脂肪酸或其酯、催化劑及所需的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷加入反應釜，于100~200°C反應1~20小時；而后加入磺化試劑或羧化試劑，按照起始原料計，脂肪酸或其酯:磺化試劑或羧化試劑的摩爾比為1: 1~4，于50~200°C繼續(xù)反應1~20小時，而后加入鹽酸中和至pH〈3，并進行油水分離，油相加入堿液進行中和，最后得到脂肪酸聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸鹽、磺酸鹽；b)將陽離子表面活性劑及步驟b得到的陰離子-非離子表面活性劑分別溶解于水中，而后按照摩爾比1: 0.1~1: 10混合均勻，得到所需的組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于強化采油的表面活性劑組合物的制備方法，其特征在于所述的催化劑選自NaOH或K0H中的至少一種；所述的磺化試劑為羥基磺酸及其鹽、鹵代磺酸及其鹽；所述的羧化試劑為鹵代羧酸及其鹽。
【文檔編號】C09K8/584GK103666430SQ201210324485
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】李應成, 張衛(wèi)東, 沈之芹, 沙鷗, 何秀娟 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