CN106281284B - 一种泡沫驱油用发泡剂及其制备方法 - Google Patents

一种泡沫驱油用发泡剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适合泡沫驱油用发泡剂及其制备方法。以烷基酰丙基磺基甜菜碱为基本组分，质量百分比为:2%～40%；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐质量百分比为:1%～20%；烷基甜菜碱质量百分比为:1%～10%；氟碳类表面活性剂质量百分比为:1%～5%；水余量。50℃下，缓慢搅拌至完全溶解，即得。在80～100℃、80000ppm下，其起泡体积可达650mL以上，泡沫半衰期在28min以上，室内模拟提高采收率达16%以上。本发明起泡性能优异，且可以形成稳定的泡沫，具有较强的耐温、抗盐等能力，满足油田开发的需要。

Description

一种泡沫驱油用发泡剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于油田开采用，具有优良的耐温、抗盐性能及优良的起泡性和稳泡性的泡沫驱油用发泡剂及其制备方法。
背景技术
泡沫驱油由于其良好的封堵性能及对油水的选择性，被认为是一项很有发展前景的三次采油方式。提高原油采收率主要的机理有提高驱油波及面积(波及系数)和提高驱油效率两个方面。泡沫流体同时具有这两种特性。泡沫驱是利用各种气体(氮气、二氧化碳、空气或其他气体)与泡沫剂混合形成泡沫作为躯体介质的驱替方法，泡沫具有选择性封堵、堵水不堵油、堵高不堵低的特性。
文献记载1956年Fried首次对泡沫驱油开展了研究，1958年Bond等人发表了世界上第一份泡沫驱油的专利，1964年至1967年美国联合石油公司在伊利诺斯州Siggins油田进行的，取得了良好的效果水油比从15%降到12%。1994年，英国和挪威在北海油田的3个试验区对泡沫进行了为期4年的试验研究，研究了泡沫对高GOR成产井锥进和指进的改善作用。
我国1965年在玉门老君庙油田开展了国内第一个泡沫试验，有一定的效果，但生产状况不理想。百色油田与1996年进行了空气泡沫驱油实验，收到了良好的控水增油和提高采收率的效果。大庆油田的泡沫复合驱由碱、表面活性剂、聚合物组成，天然气作为注入气，也收到良好的采收率。胜利油田于2003年在孤岛中28-8井注入强化泡沫进行驱油试验，取得了较好的效果。
中国专利号为201310212134.5公开了《一种酸性CO2泡沫压裂体系高效起泡剂》，其配方为：两性离子表面活性剂A 38-42%、两性离子表面活性剂B 40-45%、两性双子表面活性剂5-8%、高分子聚合物0.3-0.5%、余量为溶剂。适用于鄂尔多斯盆地气井酸性CO2泡沫压裂体系。该体系的缺点或不足为起泡能力一般、耐温能力有限(仅为20-80℃)。
中国专利号为201010283154.8公开了《一种复合泡沫驱油用起泡剂》，其配方为：羟基磺基甜菜碱0.2-0.4%、1227为0.1%、十二醇为0.04-0.1%，余量为地层水。该发泡剂的缺点或不足为抗温性较差(仅为50℃)。
中国专利号为201010521953.4公开了《一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法》，其制备方法为：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的。该体系的缺点或不足为泡沫稳定性较差(50℃下泡沫半衰期仅为40分钟)。
从目前已经报道取得较好现场效果的油田的后续推广来看，都不尽人意，推广的力度较小，原因主要有以下几点：1、目前尚未建立泡沫驱的***标准；2、目前主要报道了泡沫驱有利的数据，对于泡沫驱的弱点和问题，研究不多，影响了泡沫驱的效果及推广；3、泡沫稳定性差、耐温抗盐能力不足、遇油消泡、驱油效率低于聚合物；4、表面活性剂被大量吸附在岩石表面，降低了驱油效果等。
发明内容
本发明的目的是针对目前大部分发泡剂发泡能力不强、泡沫稳定性较差等不足之处，采用甜菜碱类、聚醚磺酸盐类以及氟碳类表面活性剂作为发泡剂的组合成分制备一种发泡能力强、泡沫稳定性好，同时具有良好的耐温抗盐性能，适用于油田驱油使用的发泡体系。
本发明以质量百分比计：烷基酰丙基磺基甜菜碱质量百分比为: 2%～40%；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐质量百分比为: 1%～20%；烷基甜菜碱质量百分比为: 1%～10%；氟碳类表面活性剂质量百分比为: 1%～5%；水余量。
烷基酰丙基磺基甜菜碱分子式为：CnH2n+1CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3 -，其中：n = 12～20；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子式为：CnH2n+1O(CH2CH2O)mSO3Na，其中：n = 10～18，m= 3～20；
烷基甜菜碱分子式为：CnH2n+1N+(CH3)2CH2COO-，其中：n = 12～18；
氟碳类表面活性剂分子式为：CnF2n+1COONa，其中n = 6～8。
本发明优选地，各组分分子式如下：
烷基酰丙基磺基甜菜碱分子式为：CnH2n+1CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3 -，其中：n为14～18；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子式为：
CnH2n+1O(CH2CH2O)mSO3Na，其中：n为12～16，m为4～6；
烷基甜菜碱分子式为：
CnH2n+1N+(CH3)2CH2COO-，其中：n 为14～18。
本发明提供的制备方法为：将上述烷基酰丙基磺基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基甜菜碱、氟碳类表面活性剂，加入到水中，50℃下低速搅拌至完全溶解，即得。
本发明采用罗氏泡沫仪，评价发泡剂的起泡性及稳泡性，在80～100℃、矿化度80000ppm，其起泡体积可达650mL以上，泡沫半衰期在28min以上。室内模拟提高采收率达16%以上。
本发明起泡性能优异，且可以形成稳定的泡沫，具有较强的耐温、抗盐等能力，满足油田开发的需要。
具体实施方式
实施例1：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=16)4.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=12，m=4)1.0g、烷基甜菜碱(n=14)1.0g、氟碳类表面活性剂0.5g，依次加入到43.5g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为80000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在100℃下测得泡沫体积为652mL，泡沫半衰期为37min。室内模拟提高采收率达18%。
实施例2：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=18)5.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=14，m=6)0.8g、烷基甜菜碱(n=16)1.0g、氟碳类表面活性剂0.6g，依次加入到42.6g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为80000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在80℃下测得泡沫体积为665mL，泡沫半衰期为32min。室内模拟提高采收率达21%。
实施例3：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=14)3.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=14，m=4)1.0g、烷基甜菜碱(n=16)0.6g、氟碳类表面活性剂0.5g，依次加入到44.9g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为80000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在80℃下测得泡沫体积为655mL，泡沫半衰期为41min。室内模拟提高采收率达24%。
实施例4：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=18)4.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=16，m=4)1.5g、烷基甜菜碱(n=18)0.8g、氟碳类表面活性剂0.8g，依次加入到42.9g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为80000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在90℃下测得泡沫体积为687mL，泡沫半衰期为35min。室内模拟提高采收率达16%。
实施例5：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=14)8.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=14，m=4)2.5g、烷基甜菜碱(n=14)0.6g、氟碳类表面活性剂0.4g，依次加入到38.5g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为80000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在80℃下测得泡沫体积为662mL，泡沫半衰期为28min。室内模拟提高采收率达17%。
实施例6：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=16)10.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=16，m=4)1.2g、烷基甜菜碱(n=18)1.0g、氟碳类表面活性剂0.6g，依次加入到37.2g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为50000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在100℃下测得泡沫体积为675mL，泡沫半衰期为30min。室内模拟提高采收率达19%。
实施例7：
依次准确称取烷基酰丙基磺基甜菜碱(n=14)8.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(n=12，m=4)2.5g、烷基甜菜碱(n=14)1.0g、氟碳类表面活性剂0.5g，依次加入到38g水中，缓慢搅拌至各组分完全溶解。取0.5g该样品，用矿化度为50000ppm的模拟水配制成质量浓度为0.5%的溶液，利用罗氏泡沫仪在100℃下测得泡沫体积为670mL，泡沫半衰期为35min。室内模拟提高采收率达16%。

Claims (4)

1.一种泡沫驱油用发泡剂，其特征在于各组分质量百分比如下：
烷基酰丙基磺基甜菜碱 2%～40%
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 1%～20%
烷基甜菜碱 1%～10%
氟碳类表面活性剂 1%～5%
水 余量；
所述烷基酰丙基磺基甜菜碱分子式为：CnH2n+1CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3 -，其中：n = 12～20；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子式为：CnH2n+1O(CH2CH2O)mSO3Na，其中：n = 10～18，m= 3～20；
所述烷基甜菜碱分子式为：CnH2n+1N+(CH3)2CH2COO-，其中：n = 12～18；
所述氟碳类表面活性剂分子式为：CnF2n+1COONa，其中n = 6～8。
2.如权利要求1所述的发泡剂，其特征在于各组分分子式如下：
烷基酰丙基磺基甜菜碱分子式为：CnH2n+1CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3 -，其中：n为14～18；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子式为：
CnH2n+1O(CH2CH2O)mSO3Na，其中：n为12～16，m为4～6；
烷基甜菜碱分子式为：
CnH2n+1N+(CH3)2CH2COO-，其中：n 为14～18。
3.如权利要求1所述发泡剂的制备方法，其特征在于制备方法为：将上述烷基酰丙基磺基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基甜菜碱、氟碳类表面活性剂，加入到水中，50℃下低速搅拌至完全溶解，即得。
4.权利要求1所述的发泡剂，其特征在于所述发泡剂用于80～100℃、矿化度为0-80000ppm条件下的三次采油。
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