CN102020981B - 一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法,由烷醇酰胺、双极性基表面活性剂和水,在40-60℃下持续搅拌至完全溶解制得。本发明的耐温抗盐低张力泡沫剂适用温度50-120℃、矿化度为0-100,000ppm条件下的三次采油。与其他现有技术常用的泡沫剂相比,油水界面张力由10-2mN.m-1降至10-3mN.m-1,与现有技术常用的界面活性剂相比,50℃下泡沫半衰期由15分钟提高到40分钟以上,室内模型提高采收率达15%以上。
Description
技术领域
本发明属于油田化学领域,涉及三次采油用化学驱油剂,具体涉及可用于常规油藏高含水开发后期及高温高盐油藏一次性大幅度提高采收率的三次采油体系。
发明背景
目前全世界超过30个最大规模的油田都已经进入开采后期,采用技术手段进一步提高采收率,即三次采油已被公认是必将进行的技术措施。
已有的研究表明,制约原油一次和二次采油过程采收率低的主要矛盾是毛细管效应和储层非均质性。毛细管效应使原油在盲道和小孔隙中滞留很难被有效驱动,而储层非均质性则导致驱替体系波及系数低,使低渗透带的原油无法被驱动。
气驱是近年来发展最迅速的三次采油技术之一,烷烃、二氧化碳、氮气甚至空气都可作为气驱的驱替剂。但是由于气体的低密度、低粘度和高流动性,与水驱相比,受储层非均质性的影响更大,非常容易发生指进现象,无法波及低渗透区域,使提高采收率效果受到限制。
通过加入表面活性剂,使气体以泡沫流体的形式驱替,由泡沫流体表观粘度的增加而降低在高渗透层中的流动速度,提高波及系数,可提高采收率。又由于泡沫剂本身是表面活性剂,具有界面活性,如果可降低油/水界面张力到超低,显著增大毛管数,将可以发挥更好的效果,一次性地大幅度提高采收率。
泡沫流体的特性决定了泡沫可选择性的封堵高渗透率通道,能降低高渗区的载流量而不破坏低渗区,并且还具有油/水选择性,封堵水流而不封堵油流,另外由于泡沫剂的耐温、抗盐性能的优化也不难实现,因此在耐温抗盐聚合物的研制得不到突破的情况下,泡沫在封堵调剖方面无疑具有无可比拟的应用潜力。特别是对于高温高盐油藏的开发,更具有特别重要的意义。
表面活性剂在气/水、油/水界面的富集行为,由分子结构决定,但构效关系和机制却有所不同,并且受到环境因素,包括气相组成、油相组成、温度、盐度、添加剂等因素的影响,因此泡沫稳定性和油水界面活性同时得到优化是一个难题,既具有良好泡沫稳定性又具有高油水界面活性的低张力泡沫体系十分缺乏。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法。
本发明不仅泡沫稳定性优异,封堵调剖能力强,并且界面活性强,可将原油/水界面张力降至超低,提高采收率效果显著。
本发明的技术方案如下:
一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂,原料质量份组成如下:
烷醇酰胺40-55份,双极性基表面活性剂10-50份,水100-200份。其中,
所述的烷醇酰胺是椰子油烷醇酰胺、脂肪酸单乙醇酰胺或椰子油二乙醇胺,其中优选椰子油烷醇酰胺;
所述的双极性基表面活性剂是烷基二羧乙基米唑啉、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、磺酸甜菜碱、羧酸甜菜碱或双烷基二苯醚磺酸盐,其中优选磺酸甜菜碱。
优选的,一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂,原料质量份组成如下:
烷醇酰胺40-50份,双极性基表面活性剂20-30份,水100-160份。
进一步优选的,一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂,原料质量份组成如下:
椰子油烷醇酰胺42份,磺酸甜菜碱28份,水130份。
上述的烷醇酰胺、双极性基表面活性剂均选用现有技术产品,市场有售。其中,
优选的,椰子油烷醇酰胺按如下方法制得:在合成反应釜中,定量加入椰子油,温度控制在60-100℃,按椰子油与二乙醇胺质量比为2.0~1.0∶1向反应釜中加入二乙醇胺,搅拌均匀,加入反应物总质量0.3-1%的KOH,升温至100-150℃反应4-6小时。
本发明上述一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂制备方法,步骤如下:
将上述烷醇酰胺、双极性表面活性剂加入到水中,在40-60℃下持续搅拌至完全溶解,即得。
优选的,一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂制备方法,将上述烷醇酰胺、双极性表面活性剂加入到1/3~1/2总量的水中,在40-60℃下持续搅拌至完全溶解,再将余量的水加入,搅拌均匀,即得。
本发明的耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的应用,用于温度50-120℃、矿化度为0-100,000ppm条件下的三次采油。应用时,将本发明的产品配至浓度为0.05-0.3wt%注入井下,在井底与空气或氮气混合生成泡沫后进入地层。与其他现有技术常用的泡沫剂相比,油水界面张力由10-2mN.m-1降至10-3mN.m-1,与现有技术常用的界面活性剂相比,50℃下泡沫半衰期由15分钟提高到40分钟以上,室内模型提高采收率达15%以上。本发明的耐温抗盐低张力泡沫驱油剂适用钙镁离子总浓度0-1,000ppm。
本发明的耐温抗盐低张力泡沫剂具有以下优良效果:
1、本发明的低张力泡沫剂,采用极性头锚定作用弱的烷醇酰胺,使表面活性剂分子在泡沫液膜上呈现“躺倒”式排布,利用疏水链交错形成的网络结构界面膜稳定泡沫液膜,因此在常规温度至高温下均保持较高的泡沫稳定性。
2、本发明的低张力泡沫剂,采用界面效率高的双极性基表面活性剂与界面密度高的烷醇酰胺复配,取得高界面效力,可使原油和水的界面张力降至超低。
3、本发明的低张力泡沫剂,采用抗盐性好的双极性基表面活性剂复配,使体系耐受较高的盐度,并且可利用盐度进一步调制表面活性剂在油水界面的吸附,在高矿化度下取得更高的界面活性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例1:
一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂,原料质量份组成如下:
椰子油酸二乙醇酰胺42份,磺酸甜菜碱28份,水130份。其中,椰子油酸二乙醇酰胺按以下方法制备:
在1000L合成反应釜中,加入366千克椰子油,向上述合成反应釜中边搅拌边加入234千克二乙醇胺,保持温度为80℃,搅拌均匀后15g氢氧化钾,升温至120℃反应5小时,得椰子油酸二乙醇酰胺。
按质量份,取上述椰子油酸二乙醇酰胺42份,加入磺酸甜菜碱28份,加入50份水,在50℃下搅拌至完全溶解,再加入80份水,搅拌均匀即得低张力泡沫驱油剂,标号为LIF-1。
实施例2:
一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂,原料质量份组成如下:
椰子油酸二乙醇酰胺49份,烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐21份,水150份。其中,椰子油酸二乙醇酰胺按实施例1制得,烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐是太原发凯公司产品,型号为AE3S。
按质量份,取椰子油酸二乙醇酰胺49份,加入烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐21份,加入50份水,在50℃下搅拌至完全溶解,再加入100份水,搅拌均匀,即得低张力泡沫油驱油剂,标号为LIF-2。
实施例3:泡沫稳定性及封堵调剖试验
将泡沫剂配制为浓度为0.3%的水溶液,采用气流法产生泡沫,泡沫发生器控制温度为50℃,测定泡沫体积随时间的变化得泡沫衰减曲线,取泡沫体积衰减为初始体积一半时的时间为泡沫半衰期,标记为t1/2。泡沫稳定性与半衰期呈正比。
采用80-200目石英砂充填55cm模拟岩芯管,岩芯孔隙体积32%,渗透率1.5达西,以水饱和后,分别以10ml/min和160ml/min的速度注入水溶液和N2,测定岩芯管入口和出口端压力,得初始压力差ΔP初始=P入口-P出口,然后以同样的速度注入0.3%的泡沫剂水溶液和N2,得压力差ΔP泡沫=P入口-P出口,计算得到阻力因子δ=ΔP泡沫/ΔP初始。测定过程中,整个流程处于温度T=120℃。泡沫的封堵能力与阻力因子呈正比。
对比用泡沫剂α-烯烃磺酸盐,商品代号AOS,市场购得,西安南风化工有限公司产。对比用界面活性剂石油磺酸盐PS-1,市场购得,胜利油田中胜国际石油化工集团有限公司产。
实验结果如下:
实施例4:泡沫剂的界面活性
将TEXAS-500旋转滴界面张力仪调节为50℃,按照国标SY/T5370-1999方法,测定0.3%泡沫剂及对比样品溶液与胜利油田胜坨区原油的界面张力,最低界面张力记为γmin。水相均采用胜利油田胜坨区块地层水。泡沫剂溶液浓度均为0.3%。
实验结果如下:
实施例5:泡沫体系提高原油采收率效果
采用80-200目石英砂充填55cm模拟岩芯管,岩芯孔隙体积28-34%,渗透率1.0-1.8达西,以水饱和后,饱和胜利油田胜坨原油,在80℃下老化48小时后,以80℃热水驱替至产出液含水98%,再以10ml/min和160ml/min的速度注入80℃热水和N2,驱替5PV,然后以10ml/min和160ml/min的速度注入80℃0.5%泡沫剂水溶液和N2,驱替至产出液含水率为98%。整个试验过程中流程均处于80℃下。
试验结果如下:
Claims (7)
1.一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂,其特征在于原料质量份组成如下:
烷醇酰胺40-55份,双极性基表面活性剂10-50份,水100-200份;其中,
所述的烷醇酰胺是椰子油烷醇酰胺,是按以下方法制得的:
在合成反应釜中,定量加入椰子油,温度控制在60-100℃,按椰子油与二乙醇胺质量比为2.0~1.0:1向反应釜中加入二乙醇胺,搅拌均匀,加入反应物总质量0.3-1wt%的KOH,升温至100-150℃反应4-6小时;
所述的双极性基表面活性剂是烷基二羧乙基咪唑啉、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、磺酸甜菜碱或双烷基二苯醚磺酸盐。
2.如权利要求1所述的驱油剂,其特征在于原料质量份组成如下:
烷醇酰胺40-50份,双极性基表面活性剂20-30份,水100-160份。
3.如权利要求1或2所述的驱油剂,其特征在于所述的双极性基表面活性剂为磺酸甜菜碱。
4.如权利要求1所述的驱油剂,其特征在于,原料质量份组成如下:
椰子油烷醇酰胺42份,磺酸甜菜碱28份,水130份。
5.权利要求1~4任一项所述的驱油剂的制备方法,步骤如下:将上述烷醇酰胺、双极性表面活性剂加入到水中,在40-60℃下持续搅拌至完全溶解,即得。
6.权利要求1~4任一项所述的驱油剂的制备方法,其中将上述烷醇酰胺、双极性表面活性剂加入到1/3~1/2总量的水中,在40-60℃下持续搅拌至完全溶解,再将余量的水加入,搅拌均匀,即得。
7.权利要求1~4任一项所述的驱油剂的应用,用于温度50-120℃、矿化度为0-100,000ppm条件下的三次采油。
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