CN104694106A - 一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂及应用 - Google Patents

一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂及应用，这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂通过如下方法制备：选择C12~C24烷基芳基化合物、平均分子量为310的C20~C28混合α-烯烃，混合；磺化反应：采用降膜式磺化器进行磺化反应，原料摩尔比为1.0~2.0∶1，磺化反应温度为30℃~80℃，SO3气体浓度为2.0g/L~6.0%g/L，保护风量总量控制为2000L/h，一次风与二次风的比值为500/1500L/h~600/1400L/h；老化和中和：将上述磺化产物在磺化温度下加入2.0%~4.0%的水进行水解和老化0.5h~1.5h，加入醇，然后用20%的碱溶液在30℃~60℃下中和至pH=8～9，即得到适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂。本发明对油层伤害小，对油井管、抽油泵腐蚀结垢低，可比水驱提高原油采收率20%以上。

Description

一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂及应用
技术领域
本发明涉及油田三次采油中使用的表面活性剂，具体涉及一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂及应用。
背景技术
烷基芳基磺酸盐是国内外公认的性能优良的驱油用表面活性剂，主要用于油田三次采油的复合驱技术。三元复合驱（即由碱-表面活性剂-聚合物三种化学剂体系）通过化学剂的组合及其协同作用，更好地提高原油采收率，已在大庆、胜利和新疆油田进行了现场先导性试验，采收率提高20%以上。复合驱技术已成为经济有效的三次采油提高采收率技术方法。表面活性剂在三次采油过程中起着重要的作用。它主要是通过降低油水界面张力和提高毛细管数达到提高采收率的目的。室内和矿场研究表明，碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合驱采收率可在水驱基础上再提高20%以上,具有较好的增油降水效果。在三元复合驱应用中，强碱 ( NaOH、KOH)虽能与原油中活性组分反应生成天然表面活性剂，与外加表面活性剂产生协同作用，大幅降低油-水界面张力；以及降低表面活性剂的吸附量，使复合驱成本下降。但强碱使用带来现场施工工艺复杂、采油***结垢、生产井产液能力下降、检泵周期缩短、采出液破乳脱水困难、聚合物溶液粘弹性降低、以及因地层粘土分散和运移导致地层渗透率下降等系列问题，并最终制约三元复合驱工业化推广应用。因此, 加强弱碱、低碱甚至无碱驱油体系的研究势在必行。目前虽然有适合于弱碱的三元复合驱表面活性剂，但通常是石油磺酸盐或通过复配制备的表面活性剂，存在着组成复杂，特别是未磺化油含量高、溶解性差、活性物含量低的缺陷，使其性能不稳定，给生产和应用带来诸多问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂用于解决现有三元复合驱中强碱对地层伤害等问题的问题，本发明的另一个目的是提供这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂是由C12~C24烷基芳基化合物、C20~C28混合α-烯烃混合后，进行磺化反应、老化水解，再加入醇，然后中和制得，所述制得的磺酸盐表面活性剂中烷基芳基磺酸盐的平均当量为400~500，具体制备方法如下：
⑴选择C12~C24烷基芳基化合物、平均分子量为310的C20~C28混合α-烯烃，混合作为磺化原料，其中C12~C24烷基芳基化合物的重量百分含量为50%~90%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为10%~50%；                                                                                                                                             ⑵磺化反应：采用降膜式磺化器对上述混合的磺化原料进行磺化反应，反应工艺条件为：反应原料摩尔比为1. 0~2.0∶1，磺化反应温度为30℃~80℃，SO3 气体浓度为2.0 g/L ~6.0 % g/L，保护风量总量控制为2000 L /h，一次风与二次风的比值为500 /1500L /h~600 /1400L /h；反应原料摩尔比为SO3 与混合的磺化原料的摩尔比；
⑶老化和中和：将上述磺化产物在磺化温度下加入质量分数2.0%~4.0%的水进行水解和老化0.5h~1.5h，加入醇，然后用质量百分比浓度为20%的碱溶液在30℃~60℃下中和至pH=8～9，即得到适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，上述醇的加入量是最后所得的产品总重量的10%~20%。
更进一步的是上述方案中步骤（1）中C12~C24烷基芳基化合物的重量百分含量为65%~85%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为15%~35%；  步骤（2） 中反应原料摩尔比为1.15~1.65∶1，磺化反应温度为35℃~65℃，SO3 气体浓度为3.0 g/L ~5.5 % g/L。
最优的是上述方案中步骤（1）中C12~C24烷基芳基化合物的重量百分含量为70%~75%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为25%~30%；  步骤（2） 中反应原料摩尔比为1.3~1.45∶1，磺化反应温度为45℃~55℃，SO3 气体浓度为4.0 g/L ~4.5 % g/L。
上述方案中C12~C24烷基芳基化合物为烷基苯、烷基甲苯、烷基二甲苯、烷基异丙苯其中之一或它们的混合物。
上述方案中醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇其中之一或它们的混合物。
上述方案中碱溶液可以是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液以及氢氧化铵溶液其中之一。
上述适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂作为复配剂在油田弱碱复合驱三次采油中应用。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明原料易得，制备工艺简单，产品组成可控，性能稳定。采用弱碱、水溶性聚合物以及该种表面活性剂组成的三元复合驱油体系与大庆原油之间可以形成超低界面张力，室内岩心实验表明，可比水驱提高原油采收率20%以上，对油层伤害小，对油井管、抽油泵腐蚀结垢低，有利于油田大面积推广。
2、本发明提供的这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂的静态吸附损耗小，热稳定性较好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。
实施例1：
这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂是由C12~C24烷基芳基化合物、C20~C28混合α-烯烃混合后，进行磺化反应、老化水解，再加入醇，然后中和制得，所述制得的这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂中包含烷基芳基磺酸盐与α-烯基磺酸盐，其中烷基芳基磺酸盐的平均当量为400~500，具体制备方法如下：
⑴选择烷基苯、平均分子量为310的C20~C28混合α-烯烃，混合作为磺化原料，其中烷基苯的重量百分含量为50%~90%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为10%~50%；                                                                                                                                          ⑵磺化反应：采用降膜式磺化器对上述混合的磺化原料进行磺化反应，反应工艺条件为：反应原料摩尔比为1. 0~2.0∶1，磺化反应温度为30℃~80℃，SO3 气体浓度为2.0 g/L ~6.0 % g/L，保护风量总量控制为2000 L /h，一次风与二次风的比值为500 /1500L /h~600 /1400L /h；反应原料摩尔比为SO3 与混合的磺化原料的摩尔比；
⑶老化和中和：将上述磺化产物在磺化温度下加入质量分数2.0%~4.0%的水进行水解和老化0.5h~1.5h，加入正丙醇，然后用质量百分比浓度为20%的氢氧化钠溶液在30℃~60℃下中和至pH=8～9，即得到适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，上述正丙醇的加入量是最后所得的产品总重量的10%~20%，最后所得的产品即为适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂。
实施例2：
这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂具体制备方法如下：
⑴选择烷基二甲苯、平均分子量为310的C20~C28混合α-烯烃，混合作为磺化原料，其中烷基二甲苯的重量百分含量为65%~85%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为15%~35%；                                                                                                                                             ⑵磺化反应：采用降膜式磺化器对上述混合的磺化原料进行磺化反应，反应工艺条件为：反应原料摩尔比为1.3~1.45∶1，磺化反应温度为45℃~55℃，SO3 气体浓度为4.0 g/L ~4.5 % g/L，保护风量总量控制为2000 L /h，一次风与二次风的比值为500 /1500L /h~600 /1400L /h；反应原料摩尔比为SO3 与混合的磺化原料的摩尔比；
⑶老化和中和：将上述磺化产物在磺化温度下加入质量分数2.0%~4.0%的水进行水解和老化0.5h~1.5h，加入异丁醇，然后用质量百分比浓度为20%的氢氧化铵溶液在30℃~60℃下中和至pH=8～9，即得到适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，上述异丁醇的加入量是最后所得的产品总重量的10%~20%。
实施例3：
适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂的性能实验。
利用实施例1中制备的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，按表1所例配制弱碱三元复合体系，方法为：将表面活性剂（有效浓度）和碱均先配制成5 wt％母液。聚合物采用深度处理污水配制成5000 mg/L 溶液，配制聚合物溶液时在转速为1000 RPM条件下搅拌2-3小时，熟化12小时。三元体系配制时用污水稀释5000 mg/L溶液到相应浓度。三元体系配制时按照量少者先加以及表面活性剂和碱要分开加样的原则，各种化学剂的加入顺序应当为：表面活性剂－聚合物－污水－碱。称量要准确到0.001克，配制的三元体系要搅拌均匀，时间不少于30分钟。
测试实验结果表明，该磺酸盐表面活性剂在弱碱条件下与大庆原油形成了超低界面张力，最低达到了3.73×10-4 mN/m，并且在较宽表面活性剂浓度（0.05~0.3 wt%）和碱浓度（0.6~1.2 wt%）范围内三元体系与原油间的平衡界面张力获得了超低值。由于使用了弱碱碳酸钠代替了强碱氢氧化钠，该体系将减轻强碱带来的对地层的伤害以及其它不良作用。
表1适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂界面张力检测点
注：1.原油为井口脱水脱气原油，水为深度处理污水
    2.实验温度为45℃
3.测试仪器：德克萨斯大学旋转滴界面张力仪，型号为TX-500C
实施例4：
适合于弱碱复合驱用磺酸盐表面活性剂三元体系物理模拟驱油实验。
实验方法：
实验均在45℃条件下进行。
⑴  将浇铸好的岩心模型（研磨好的均质岩心模型装入岩心夹持器中加环压）抽空3.5h，饱和人工合成盐水测量孔隙度；
⑵  将饱和人工合成盐水的模型放置在45℃恒温箱内，恒温12h；
⑶  用模拟油驱水至模型出口不出水为止，确定原始含有饱和度；
⑷  以1m/d的左右的驱替速度用水驱至模型出***水98%以上，计算水驱采收率；
⑸  根据化学驱方案进行化学驱油，化学剂全部注入完后，继续水驱至模型出***水98%以上，计算化学驱采收率及总采收率。
三元复合驱实验方案：
实验方案列于表2。
表2  化学驱实验方案
驱油效果：
驱油实验结果列于表3中。
表3 弱碱三元复合体系驱油效果评价
岩心驱油实验表明，弱碱三元复合驱油体系比水驱提高18.2%~27.6%，平均采收率超过20%，达到了21.55%。
本实施例结果表明，弱碱三元复合体系驱油用磺酸盐表面活性剂室内物理模拟驱油实验与相同条件下强碱三元复合体系驱油用重烷基苯磺酸盐驱油效果相当，将为弱碱三元复合驱油体系进入矿场实际应用提供技术和物质上的支撑。

Claims (7)

1.一种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，其特征在于：这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂是由C12~C24烷基芳基化合物、C20~C28混合α-烯烃混合后，进行磺化反应、老化水解，再加入醇，然后中和制得，所述制得的磺酸盐表面活性剂中烷基芳基磺酸盐的平均当量为400~500，具体制备方法如下：
⑴选择C12~C24烷基芳基化合物、平均分子量为310的C20~C28混合α-烯烃，混合作为磺化原料，其中C12~C24烷基芳基化合物的重量百分含量为50%~90%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为10%~50%；                                                                                                                                            ⑵磺化反应：采用降膜式磺化器对上述混合的磺化原料进行磺化反应，反应工艺条件为：反应原料摩尔比为1. 0~2.0∶1，磺化反应温度为30℃~80℃，SO3 气体浓度为2.0 g/L ~6.0 % g/L，保护风量总量控制为2000 L /h，一次风与二次风的比值为500 /1500L /h~600 /1400L /h；反应原料摩尔比为SO3 与混合的磺化原料的摩尔比；
⑶老化和中和：将上述磺化产物在磺化温度下加入质量分数2.0%~4.0%的水进行水解和老化0.5h~1.5h，加入醇，然后用质量百分比浓度为20%的碱溶液在30℃~60℃下中和至pH=8～9，即得到适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，上述醇的加入量是最后所得的产品总重量的10%~20%。
2.根据权利要求1所述的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，其特征在于：所述的步骤（1）中C12~C24烷基芳基化合物的重量百分含量为65%~85%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为15%~35%；  步骤（2） 中反应原料摩尔比为1.15~1.65∶1，磺化反应温度为35℃~65℃，SO3 气体浓度为3.0 g/L ~5.5 % g/L。
3.根据权利要求2所述的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，其特征在于：所述的步骤（1）中C12~C24烷基芳基化合物的重量百分含量为70%~75%，C20~C28混合α-烯烃的重量百分含量为25%~30%；  步骤（2） 中反应原料摩尔比为1.3~1.45∶1，磺化反应温度为45℃~55℃，SO3 气体浓度为4.0 g/L ~4.5 % g/L。
4.根据权利要求3所述的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，其特征在于：所述的C12~C24烷基芳基化合物为烷基苯、烷基甲苯、烷基二甲苯、烷基异丙苯其中之一或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，其特征在于：所述的醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇其中之一或它们的混合物。
6.根据权利要求5所述的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂，其特征在于：所述的碱溶液可以是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化铵溶液其中之一。
7.一种权利要求6所述的适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂的应用，其特征在于：这种适合于弱碱三元复合驱油用磺酸盐表面活性剂作为复配剂在油田弱碱复合驱三次采油中应用。
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