CN103773351A - 高盐油藏气驱用泡沫组合物及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高盐油藏气驱用泡沫组合物及制备方法和用途，主要解决现有高盐油藏气驱采油过程中存在的泡沫剂遇二价离子沉淀、引起气窜的问题。本发明通过采用一种泡沫组合物，包括甜菜碱泡沫剂、阴-非离子泡沫剂和气体，甜菜碱泡沫剂、阴-非离子泡沫剂与气相混合形成泡沫，其中甜菜碱泡沫剂为烷基酰胺基甜菜碱，阴-非离子泡沫剂为烷基聚氧乙/丙烯醚羧酸盐或烷基聚氧乙/丙烯醚磺酸盐中的任意一种，气体为与泡沫剂成惰性关系的气体的任意一种，所述的甜菜碱泡沫剂与阴-非离子泡沫剂的摩尔比为1:0.01～1:100，气体与液体体积比为0.1～10:1的技术方案较好地解决了该问题，可用于气驱强化采油过程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种高盐油藏气驱用泡沫组合物及其制备方法和用途。
背景技术
我国主要油田经过一次和二次开采后已经进入高含水期，如何提高原油采收率，最大限度地开发剩余储量，已成为石油工业的一项重要任务。气驱是应用于复杂油藏，尤其是难开采油藏提高采收率的最有效的方法之一。但是在气体驱替过程中，存在着严重的技术问题，即由于地下原油和注入气体的粘度对比度大，从而导致不利的流度比，导致早期气体突破，使油层波及系数降低；而且由于油藏的非均质性，特别是存在裂缝或大孔道时，会产生严重气窜，采油量降低。
为了提高封堵高渗透层的能力，人们经过大量的研究发现，泡沫具有比聚合物或胶更好的进入并降低高渗透层渗透性的能力。通过添加泡沫剂和气体混合，以泡沫流体的形式进行驱替，可有选择性地封堵高渗透带，调整吸液剖面，增大波及系数。气驱泡沫封堵应用过程中遇到的最大困难是难以形成长期稳定的泡沫。
目前三次采油用泡沫剂大多采用多元复配体系，同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂，部分配方中还加入碱、醇、聚合物等助剂。如专利CN101619210A提供了一种用于低渗透油藏二氧化碳泡沫稳定剂，该剂选用十二烷基苯磺酸钠为发泡剂，稳泡剂由改性胍胶、羟乙基纤维素、十二醇组成，十二烷基苯磺酸钠为阴离子表面活性剂，采用该剂作为发泡主剂使得体系的耐盐性能有限，当Ca2+、Mg2+超过300μg/g时泡沫剂便沉淀析出，影响其泡沫性能。再如专利CN1093589C公开了一种泡沫复合驱油方法，其中使用0.5%-1.5%的碱、0.05%-0.5%的表面活性剂和0.05%-0.5%的聚合物组成泡沫剂组合物，由于体系含无机碱，对地层和油井带来伤害，引起腐蚀设备和管道等问题，而且无机碱会严重降低聚合物的粘度，为达到所需的粘度只得大大提高聚合物的使用浓度，使采油综合成本提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有气驱用泡沫剂遇高矿化度沉淀、气驱过程中封堵效果差，同时由于泡沫体系含有无机碱、醇等，对地层和油井带来伤害，腐蚀设备和管道的问题，提供一种新的高盐油藏气驱用泡沫组合物。该组合物具有在矿化度300000mg/L，钙镁离子浓度8000mg/L的地层水条件下形成泡沫具有阻力因子高、封窜效果好，不会对地层和油井带来伤害，不会腐蚀设备和管道的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题一相对应的泡沫组合物的制备方法。本发明所要解决的技术问题之三是提供一种高盐油藏气驱用泡沫组合物的用途。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种高盐油藏气驱用泡沫组合物，包括甜菜碱泡沫剂、阴-非离子泡沫剂和气体，甜菜碱泡沫剂、阴-非离子泡沫剂与气相混合形成泡沫，其中甜菜碱泡沫剂为烷基酰胺基甜菜碱，阴-非离子泡沫剂为烷基聚氧乙/丙烯醚羧酸盐或烷基聚氧乙/丙烯醚磺酸盐中的任意一种，气体为与泡沫剂呈惰性关系的气体的任意一种，所述的甜菜碱泡沫剂与阴-非离子泡沫剂的摩尔比为1:0.01～1:100，气体与液体即甜菜碱泡沫剂和阴-非离子泡沫剂之和的体积比为0.1～10:1；
烷基聚氧乙烯/丙烯醚羧酸盐分子通式为：
烷基聚氧乙烯/丙烯醚磺酸盐分子通式为：
其中R为C8～C30的烷基、烯基中的任意一种，R′为C1～C10的烷基、取代烷基中的任意一种，M为碱金属、碱土金属、铵根离子中的任意一种，n、m为0～30中的任意一个整数或小数，n+m≥1。
上述技术方案中，所述甜菜碱泡沫剂烷基酰胺甜菜碱烷基链中碳原子个数优选方案为10～20。所述阴-非离子泡沫剂中阳离子M优选方案选自Na、K、Mg、Ca、NH4 ＋中的任意一种，取代基R优选方案为C10～C24的烷基、烯基中的任意一种，间隔基R′优选方案为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种，乙氧基聚合度n优选方案为0～20中的任意一个整数或小数，丙氧基聚合度m优选方案为0～10中的任意一个整数或小数，n+m≥1。所述气体优选方案选自空气、氮气、二氧化碳中的任意一种；甜菜碱泡沫剂与阴-非离子泡沫剂的摩尔比优选方案为1:0.1～1:10，气体与液体体积比优选方案为0.5～5:1。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种高盐油藏气驱用泡沫组合物的制备方法，包括以下步骤：
a) 将脂肪醇、催化剂按照摩尔比1:0.002～0.03加入反应釜，加入所需量的环氧乙烷、环氧丙烷，于100～200℃反应1～10小时；所述的催化剂为选自CaO、KOH中的至少一种；
b) 将步骤a的产物加入磺化试剂或羧化试剂，脂肪醇:磺化试剂或羧化试剂的摩尔比为1:1～4，于50～200℃继续反应1～20小时，而后加入盐酸中和至pH<3，并进行油水分离，油相加入碱性溶液进行中和，最后得到烷基聚氧乙烯/丙烯醚羧酸盐或烷基聚氧乙烯/丙烯醚磺酸盐，所述的磺化试剂为羟基磺酸及其盐、卤代磺酸及其盐；羧化试剂为卤代羧酸及其盐；
c) 将甜菜碱泡沫剂及步骤b得到的阴－非离子泡沫剂分别溶解于水中，而后按照摩尔比1:0.1～1:10混合均匀，最后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物。
为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下：高盐油藏气驱用泡沫组合物用于矿化度0～300000mg/L的油藏的驱油过程中。
本发明的泡沫组合物中的甜菜碱泡沫剂由于分子中同时含有阴离子基团和阳离子基团，使整个分子对外不显电性，因而具有很强的抵抗二价离子的能力，阴-非离子表面活性剂由于分子中含有非离子片段，很大程度上提高了该表面活性剂的耐盐性能。不仅如此，无机盐的存在还可以增加两种表面活性剂在界面的吸附密度，使两者发生复配协同作用。
高盐油藏气驱过程中采用本发明的泡沫组合物，体系不含无机碱，避免了现场应用时无机碱对地层造成的伤害、对设备造成的腐蚀的问题，而且有效地封堵大孔道，实验发现，在矿化度300000mg/L、60℃的条件下，该泡沫封窜组合物用于CO2驱中阻力因子达到50，高低渗渗流速度比值从单独CO2驱125:1降至2:1，对大孔道实现了有效的封窜，比单独注气驱提高采收率9%，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
将C10H21OH及其重量的0.8%的KOH加入反应釜中，而后加入所需量的环氧乙烷，于200℃反应1小时；然后按照C10H21OH与羧化试剂摩尔比1:1加入氯乙酸钠，于50℃继续反应20小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入30%重量NaOH水溶液进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将十二烷基酰胺基丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:8混合均匀后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
【实施例2】
将C20H41OH及其重量的0.5%的KOH加入反应釜中，而后加入所需量的环氧乙烷、环氧丙烷，于100℃反应10小时；然后按照C20H41OH与羧化试剂摩尔比1:1.5加入氯乙酸钠，于80℃继续反应8小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入10%重量KOH水溶液进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将椰油酰胺基丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:10混合均匀，后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
【实施例3】
将C14H29OH及其重量的3.0%的CaO加入反应釜中，而后加入所需量的环氧乙烷、环氧丙烷，于150℃反应10小时；然后按照C14H29OH与羧化试剂摩尔比1:2加入Br(CH2)5COOH，于100℃继续反应1小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入10%重量Mg(HCO3)2水溶液进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将硬脂基酰胺丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:1.4混合均匀，后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
【实施例4】
将C24H49OH及其重量的1.0%的CaO加入反应釜中，而后加入所需量的环氧乙烷、环氧丙烷，于140℃反应10小时；然后按照C24H49OH与羧化试剂摩尔比1:3加入氯乙酸钠，于60℃继续反应16小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入氨水进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将椰油酰胺基丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:0.5混合均匀，后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
【实施例5】
将C18H37OH及其重量的1.5%的KOH加入反应釜中，而后加入所需的环氧乙烷、环氧丙烷，于180℃反应4小时；然后按照C18H37OH与磺化试剂摩尔比1:3加入氯磺酸钠，于120℃继续反应12小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入10%重量Ca(HCO3)2水溶液进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将十八烷基酰胺基丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:1.8混合均匀，后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
【实施例6】
将C18H35OH及其重量的0.8%的KOH加入反应釜中，而后加入所需的环氧乙烷、环氧丙烷，于160℃反应6小时；然后按照C18H35OH与磺化试剂摩尔比1:4加入氯戊基磺酸钠，于120℃继续反应20小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入30%重量NaOH水溶液进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将癸烷基酰胺基丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:0.1混合均匀，后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
【实施例7】
将C18H33OH及其重量的0.6%的KOH加入反应釜中，而后加入所需的环氧乙烷、环氧丙烷，于160℃反应6小时；然后按照C18H33OH与磺化试剂摩尔比1:4加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠，于180℃继续反应8小时，最后加入盐酸中和至pH<3，静置分层，油相加入30%重量NaOH水溶液进行中和，得到阴-非离子泡沫剂。
将二十烷基酰胺基丙基甜菜碱及本发明制备的阴-非离子泡沫剂分别溶解于水中，搅拌30分钟，配制成0.5%重量水溶液，而后将上述泡沫剂按照甜菜碱:阴-非离子泡沫剂摩尔比1:1.3混合均匀，后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物，其组成、结构见表1。
表1 泡沫组合物组成及结构
【实施例8】表面活性剂组合物封堵性能测定
取【实施例1-7】中的表面活性剂组合物在矿化度300000mg/L，钙镁离子浓度8000mg/L，60℃条件下进行封堵性能评价实验和双管实验，高渗管渗透率1D，低渗管渗透率0.2D，气体采用CO2、N2、空气，测定封堵压差，计算阻力因子和渗流速度比值，结果见表2。
表2 实施例中的组合物封堵实验结果
【实施例9】泡沫组合物驱油性能研究
在长度为30厘米，直径为2.5厘米，渗透率为1D的岩心上进行驱油试验。气驱至气体突破后改用泡沫组合物，提高原油采收率结果见表3。
表3 泡沫组合物驱油试验结果
| 组合物序号 | 提高采收率% |
| 1 | 11.0 |
| 2 | 10.0 |
| 3 | 11.5 |
| 4 | 12.5 |
| 5 | 12.5 |
| 6 | 9.0 |
| 7 | 10.1 |
【比较例1】
采用实施例9中的实验条件，单独注CO2气体渗流速度比值Q高:Q低为125:1。
Claims (9)
1.一种高盐油藏气驱用泡沫组合物，包括甜菜碱泡沫剂、阴-非离子泡沫剂和气体，甜菜碱泡沫剂、阴-非离子泡沫剂与气相混合形成泡沫，其中甜菜碱泡沫剂为烷基酰胺基甜菜碱，阴-非离子泡沫剂为烷基聚氧乙/丙烯醚羧酸盐或烷基聚氧乙/丙烯醚磺酸盐中的任意一种，气体为与泡沫剂呈惰性关系的气体的任意一种，所述的甜菜碱泡沫剂与阴-非离子泡沫剂的摩尔比为1:0.01～1:100，气体与液体即甜菜碱泡沫剂和阴-非离子泡沫剂之和的体积比为0.1～10:1；
烷基聚氧乙烯/丙烯醚羧酸盐分子通式为：
烷基聚氧乙烯/丙烯醚磺酸盐分子通式为：
其中R为C8～C30的烷基、烯基中的任意一种，R′为C1～C10的烷基、取代烷基中的任意一种，M为碱金属、碱土金属、铵根离子中的任意一种，n、m为0～30中的任意一个整数或小数，n+m≥1。
2.根据权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物，其特征在于所述甜菜碱泡沫剂烷基酰胺甜菜碱烷基链中碳原子个数为10～20。
3.根据权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物，其特征在于所述阴-非离子泡沫剂中阳离子M选自Na、K、Mg、Ca、NH4 ＋中的任意一种。
4.根据权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物，其特征在于取代基R为C10～C24的烷基、烯基中的任意一种，间隔基R′为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种。
5.根据权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物，其特征在于乙氧基聚合度n为0～20中的任意一个整数或小数，丙氧基聚合度m为0～10中的任意一个整数或小数，n+m≥1。
6.根据权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物，其特征在于所述气体选自空气、氮气、二氧化碳中的任意一种。
7.根据权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物，其特征在于甜菜碱泡沫剂与阴-非离子泡沫剂的摩尔比1:0.1～1:10，气体与液体体积比为0.5～5:1。
8.权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物的制备方法，包括以下步骤：
a) 将脂肪醇、催化剂按照摩尔比1:0.002～0.03加入反应釜，加入所需量的环氧乙烷、环氧丙烷，于100～200℃反应1～10小时；所述的催化剂为选自CaO、KOH中的至少一种；
b) 将步骤a的产物加入磺化试剂或羧化试剂，脂肪醇:磺化试剂或羧化试剂的摩尔比为1:1～4，于50～200℃继续反应1～20小时，而后加入盐酸中和至pH<3，并进行油水分离，油相加入碱性溶液进行中和，最后得到烷基聚氧乙烯/丙烯醚羧酸盐或烷基聚氧乙烯/丙烯醚磺酸盐，所述的磺化试剂为羟基磺酸及其盐、卤代磺酸及其盐；羧化试剂为卤代羧酸及其盐；
c) 将甜菜碱泡沫剂及步骤b得到的阴－非离子泡沫剂分别溶解于水中，而后按照摩尔比1:0.1～1:10混合均匀，最后，与气驱用的气体实现气液混合，即形成所需的泡沫组合物。
9.权利要求1所述高盐油藏气驱用泡沫组合物用于矿化度0～300000mg/L的油藏的驱油过程中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |