CN102504794A - 一种疏水缔合聚合物—混合表面活性剂二元复合驱体系 - Google Patents

Abstract

本发明是涉及一种在三次采油中使用的疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系，其主要成分和含量为:疏水缔合聚合物：0.1-0.3%，表面活性剂：0.1-0.6%，水：99.2-99.8%。该体系中疏水缔合聚合物具有良好的抗温、耐盐、增粘性，可大幅度降低聚合物用量；同时该聚合物具有良好的増溶性，可增加表面活性剂在污水中的溶解度，从而提高表面活性剂的使用浓度。本发明采用采出污水溶解，节省大量淡水资源，该体系具有良好的增粘性，能有效控制流度，扩大波及体积、能使油水界面张力达到10^-3mN/m，可提高洗油效率，具有良好的稳定性及注入性，可大剂量注入。通过室内驱油实验表明该二元复合驱体系能在水驱的基础上可提高采收率20%以上。该体系中未加入碱，对油层伤害小，避免了碱对油管等腐蚀伤害，具有良好的应用前景。

Description

一种疏水缔合聚合物—混合表面活性剂二元复合驱体系

技术领域

本发明涉及一种在三次采油中提高原油采收率使用的二元复合驱体系，具体地说，是一种在三次采油中应用的疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系。

背景技术

我国主力老油田逐步进入高含水、特高含水期，稳产难度大，开发矛盾日渐突出。二十世纪七八十年代出现的化学复合驱技术，一直受到国内外研究领域的广泛重视，被认为是继聚合物驱后一种更有潜力的三次采油新技术。国内外在八十年代中期开始进行大量室内试验研究，并进行了十几个矿场试验，技术上都获得了成功。但三元复合驱在实施过程中暴露出了一些问题，如注入过程中的结垢、采出液乳化严重，尽管增油效果明显但是因为这些问题限制了其推广应用。

表面活性剂/聚合物二元复合驱体系中，由于聚合物的加入能够较好的控制流度，而表面活性剂的低界面张力性质，能促使残余油启动，因此能够既扩大波及体积，又能提高微观驱油效率，其驱油效果不小于三元复合驱，又避免了碱带来的不利影响。但目前二元复合驱体系一般采用部分水解聚丙烯酰胺作为增稠剂，常规部分水解聚丙烯酰胺在盐水中粘度损失大，因此多用淡水溶解，既浪费了淡水资源，又无法使采出污水得到利用，无处排放；聚丙烯酰胺溶液长时间放置或较高温度下放置易降解，因此必须增加聚合物浓度来控制流度比，增加了投资成本。疏水缔合聚合物可在污水中溶解，増粘性好，抗温、耐盐、稳定性强等特点，因此能有效解决传统驱油聚合物存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无碱、污水中溶解、具有良好性能的疏水缔合聚合物-混合表面活性剂的二元复合驱体系配方。

疏水缔合聚合物—混合表面活性剂二元复合驱体系主要成分和含量为(wt%)：

疏水缔合聚合物： 0.1～0.3

混合表面活性剂： 0.1～0.5

水：             99.2～99.8。

所述的缔合聚合物是指由去离子水、丙烯酰胺、疏水单体、耐温抗盐功能单体、各种添加助剂、复合引发体系组成的聚合体系进行绝热聚合，再经造粒、水解、干燥和粉碎，得到聚合物。

    所述聚合体系中，丙烯酰胺相对于整个聚合体系的质量浓度为25%，疏水单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵，其摩尔浓度为丙烯酰胺的0.6%，耐温抗盐功能单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，其质量浓度为丙烯酰胺的15%；添加剂碳酸钠质量浓度为丙烯酰胺的0.3%，无水硫酸钠质量浓度为丙烯酰胺的0.01%；引发剂过硫酸钾质量浓度为丙烯酰胺的0.04%，亚硫酸氢钠浓度为丙烯酰胺的0.04%；引发温度为0℃，绝热聚合反应时间6h。聚合反应完成后，取出胶体，水解、造粒、干燥得到白色或微黄色的聚合物产品。

所述的混合表面活性剂的组成及含量如下：（wt%）

石油磺酸盐        80～90

正戊醇            5～10

十二烷基甜菜碱    5-10。

所述石油磺酸盐是利用宽馏分原料油五段连续液相磺化技术制备的一种具有烷基磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、环烷基磺酸盐等复杂结构混合物组成的类阴离子表面活性剂。

所述的水是油田回注污水。

本发明的特点是：

（1）本发明具有良好的抗温、耐盐、增粘性，在65℃、矿化度为16125mg/L，钙镁离子含量580mg/L条件下，疏水缔合聚合物浓度为0.18%时二元体系粘度大于40mPa.s。结果参见图1；

（2）本发明未加入碱的情况下在混合表面活性剂0.1-0.5(wt)%的条件下具有较高的界面活性，可使油水界面张力达到10^-3mN/m数量级，在提高洗油效率的同时由于配方中没有碱的加入因此对油层、井筒、管线无损坏，从而在维修、维护上可节约大量时间与资金，并且降低采出液处理难的问题；

（3）本发明具有良好的抗剪切性；

（4）本发明具有良好的稳定性；

（5）本发明在多孔介质中具有较好的传导性，能建立较高的阻力系数与残余阻力系数，从而扩大波及体积，提高采收率；

（6）通过驱油实验表明本发明可以在水驱达到含水98%后继续提高采收率20%以上。

附图说明

图1为二元复合体系增浓关系曲线。

图2为二元复合驱体系表面活性剂的等温吸附曲线。

图3为二元复合驱体系粘度及界面张力随时间的变化曲线。

图4为二元复合驱体系注入压力与注入量关系曲线。

图5为二元复合驱体系注入传导性曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1：混合表面活性剂的各主要成分和含量（wt%）：

石油磺酸盐80%、正戊醇 10%、十二烷基甜菜碱10%。

实施例2：混合表面活性剂的各主要成分和含量（wt%）：

石油磺酸盐85%、正戊醇 7.5%、十二烷基甜菜碱7.5%。

实施例3：混合表面活性剂的各主要成分和含量（wt%）：

石油磺酸盐90%、正戊醇 5%、十二烷基甜菜碱5%。

实施例4：混合表面活性剂的各主要成分和含量（wt%）：

石油磺酸盐85%、正戊醇 10%、十二烷基甜菜碱5%。

实施例5：混合表面活性剂的各主要成分和含量（wt%）：

石油磺酸盐85%、正戊醇 5%、十二烷基甜菜碱10%。

实验条件

母液配制温度： 40℃

溶解时间：2h

测试温度：65℃

水：胜利埕导油田注入污水（矿化度为16125mg/L，钙镁离子含量580mg/L）

油： 胜利埕导油田脱气原油

药品：疏水缔合聚合物，混合表面活性剂

实验仪器： 500型旋转滴界面张力仪、布氏粘度计、驱替装置、烘箱。

混合表面活性剂－疏水缔合聚合物的二元体系与原油形成的油水界面张力见表1。

表1 混合表面活性剂浓度与油水界面张力关系表

注：疏水缔合聚合物浓度0.18%。

配制0.18%疏水缔合聚合物、0.3%实施例2混合表面活性剂的二元复合驱体系，对本发明在复合驱中的应用做详细描述。

一、二元复合驱体系中石油磺酸盐的静态吸附性

二元复合驱体系在孔隙介质运移过程中与岩石接触，必然会产生吸附，岩石的吸附会造成聚合物、表面活性剂浓度的降低，从而影响到二元体系的性能。

实验方法与步骤：将待测二元复合驱溶液与处理好的油砂按固液比1:5（质量比）加入到白蛋白瓶中充氮气除氧后密封混合均匀，65℃下振荡水浴吸附96小时，采用两相滴定法测定吸附前后浓度，计算表面活性剂静态吸附量。

实验表明二元复合驱体系中石油磺酸盐吸附饱和后的吸附量为1.53mg/g砂。见图2。

二、二元复合驱体系抗剪切性

实验方法与步骤：二元复合驱体系经过Waring搅拌机一档剪切20秒后，放置4小时后，65℃下采用布氏粘度计零号转子100转/分钟预剪切3分钟，再在7.34 s^-1下测试溶液粘度。

实验结果表明二元复合驱溶液剪切前粘度为47.5mPa.s，剪切后粘度为30.4mPa.s，粘度保留率60%以上，表现出良好的抗剪切性。

三、二元复合驱体系稳定性

实验方法与步骤：将二元复合驱体系充氮气除氧后密封放入65℃烘箱内，不定期取出测试体系溶液的粘度及油水界面张力.

实验结果表明老化120天，体系的粘度由最初的47.5mPa.s下降到44.3mPa.s，粘度保留率90%以上，界面张力仍然能保持10^-3mN/m数量级，表现出较好的稳定性能。见图3。

四、二元复合驱体系注入性、阻力系数与残余阻力系数

实验方法与步骤：

1）将污水注入岩心中，将岩心饱和，测岩心渗透率；

2）以3m/d的注入速度注入二元复合驱溶液，记录注入压力达到压力平衡，通过压力变化考察注入性，并得到此条件下的阻力系数；

3）改注入污水到压力平衡后得到残余阻力系数。

实验研究表明在在长10cm有效渗透率为190mD的人造岩心多孔介质中进行注入性评价。结果表明，疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系在有效渗透率为190mD的孔隙介质中具有良好的注入性。建立的阻力系数和残余阻力系数分别为258.8和36.4。见图2。

五、二元复合驱体系传导性

实验孔隙介质：长30cm、宽4.5cm、高4.5cm，有效渗透率310mD的人造岩心，在孔隙介质前端、10cm处及20cm处接有压力传感器。

实验方法与步骤同二元复合驱体系注入性、阻力系数与参与阻力系数。

实验结果表明疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系在渗透率为310mD孔隙介质中三条注入压力曲线均衡，未出现堵塞情况，具有良好的注入性能。

六、驱油能力实验研究

实验孔隙介质：三层非均质人造岩心，长30cm、宽4.5cm、高4.5cm，三层岩心的气测渗透率分别为500mD、1000mD、2000mD。

实验方法与步骤：水驱含水98％时→转注二元复合驱段塞→水驱含水至98%以上。

实验结果表明二元复合驱工作液可以在水驱基础上提高采收率24%以上。见表2

表2 二元复合驱体系提高采收率数据表

Claims (6)

1.一种用于三次采油用疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系，其特征在于：主要成分和含量为(wt%):

疏水缔合聚合物： 0.1～0.3，

混合表面活性剂： 0.1～0.5

水：             99.2～99.8。

2.根据权利1所述的在三次采油中应用的疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系，其特征在于：所述的缔合聚合物是指由去离子水、丙烯酰胺、疏水单体、耐温抗盐功能单体、各种添加助剂、复合引发体系组成的聚合体系进行绝热聚合，再经造粒、水解、干燥和粉碎，得到聚合物。

3.根据权利要求1和权利要求2所述在三次采油用疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系，其特征在于：所述聚合体系中，丙烯酰胺相对于整个聚合体系的质量浓度为25%，疏水单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵，其摩尔浓度为丙烯酰胺的0.6%，耐温抗盐功能单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，其质量浓度为丙烯酰胺的15%；添加剂碳酸钠质量浓度为丙烯酰胺的0.3%，无水硫酸钠质量浓度为丙烯酰胺的0.01%；引发剂过硫酸钾质量浓度为丙烯酰胺的0.04%，亚硫酸氢钠浓度为丙烯酰胺的0.04%；引发温度为0℃，绝热聚合反应时间6h，聚合反应完成后，取出胶体，水解、造粒、干燥得到白色或微黄色的聚合物产品。

4.根据权利1所述的在三次采油中应用的疏水缔合聚合物—混合表面活性剂的二元复合驱体系，其特征在于：所述的混合表面活性剂的组成及含量如下：（wt%）

石油磺酸盐        80～90

正戊醇            5～10

十二烷基甜菜碱    5-10。

5.根据权利1所述的在三次采油中应用的基于疏水缔合聚合物的复合驱体系，其特征在于：所述的水是普通水，也可以是油田回注污水。

6.根据权利3所述石油磺酸盐，其特征在于：利用宽馏分原料油五段连续液相磺化技术制备的一种具有烷基磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、环烷基磺酸盐等复杂结构混合物组成的类阴离子表面活性剂。

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