CN112280546A - 低张力泡沫洗油剂及其制备方法和应用 - Google Patents

低张力泡沫洗油剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种低张力泡沫洗油剂及其制备方法和应用，属于油田化学领域。该低张力泡沫洗油剂，以质量百分比计，包括醇醚磺酸盐25%‑30%、脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷10%‑20%、α‑烯基磺酸盐20%‑25%、低碳醇10%，其余为水。本发明提出的泡沫洗油剂在满足低张力泡沫剂既定特点的同时，还具有良好的洗油效率，在实际现场应用中既能提高波及系数又能提高洗油效率，达到“一剂双效”的目的，从而能够大幅度提高原油采收率。

Description

低张力泡沫洗油剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田化学领域，尤其涉及一种低张力泡沫洗油剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前我国许多油田己经进入开发的中后期，尽管大多油田经过一次、二次采油，采出程度有了大幅提高，但仍有占地质储量2/3左右的原油留在地层中。近年来勘探新增储量的难度越来越大，成本越来越高，进一步提高已探明、已开发储量的采收率已经成为十分迫切的工作。
提高采收率主要取决于两个因素，即提高波及系数和洗油效率。传统的泡沫剂，主要是看重了泡沫的封堵能力（提高了波及系数），但洗油效率的提高对提高采收率同样具有重要意义。为了能够更大幅度的提高采收率，需要将泡沫驱与低张力复合驱二者的优势结合起来，形成一项“既具有泡沫驱的高视粘度、堵水不堵油，又具有低张力表活剂驱的超强洗油能力”的新型驱油技术，因此，亟需提供一种适用于这种技术的低张力泡沫洗油剂。
发明内容
本发明提供了一种低张力泡沫洗油剂及其制备方法和应用，该泡沫洗油剂在满足低张力泡沫剂既定特点的同时，还具有良好的洗油效率，在实际现场应用中既能提高波及系数又能提高洗油效率，达到“一剂双效”的目的，从而能够大幅度提高原油采收率。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种低张力泡沫洗油剂，以质量百分比计，包括醇醚磺酸盐25%-30%、脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷10%-20%、α-烯基磺酸盐20%-25%、低碳醇10%，其余为水。
上述技术方案中，本领域技术人员可根据实际现场情况调整上述组分的范围，例如醇醚磺酸盐还可以为26%、26.5%、27%、27.5%、28%、28.5%、29%、29.5%或上述范围内的任意点值，脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷还可以为11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或上述范围内的任意点值，α-烯基磺酸盐还可以为21%、21.5%、22%、22.5%、23%、23.5%、24%、24.5%或上述范围内的任意点值。
本发明提供了一种低张力泡沫洗油剂，该配方复配比例是在实验室大量实验的基础上确定的，本发明提供的复配比例为最佳比例范围，且缺少任何组分或者各组分的使用量超出或低于该范围，都会造成技术指标不合格，特别是界面张力和泡沫的半衰期，来自于各组分的协同增效。
作为优选，所述醇醚磺酸盐为异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐，分子式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，n为3或4。
作为优选，所述脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的分子式为：
(C6H11O5)m(CH2CH2O)sOR1，
其中，R1为具有12-14个碳的烷基，m为2或3，s为3或4。可以理解的是，R1可以为具有12、13、14个碳的烷基。
作为优选，所述α-烯基磺酸盐的分子式如下：
R2-CH=CH-(CH2)t-SO3M，
其中，R2为具有9-13个碳的烷基，t为1-3的任一整数，M为选自Na+、K+、NH4 +中的任一阳离子。可以理解的是，R2可以为具有9、10、11、12、13个碳的烷基，n可以为1、2或3。
作为优选，所述α-烯基磺酸盐是疏水链为碳原子数12-18的不饱和烷基磺酸盐。可以理解的是，α-烯基磺酸盐的碳原子数可以为12、13、14、15、16、17、18中的任一整数。
作为优选，所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
作为优选，其与矿化度为0-100000mg/L、其中钙离子和镁离子的总浓度为0-2000mg/L的水相配伍时，与原油之间的界面张力＜3.2×10-3mN/m，起泡体积＞815mL，泡沫半衰期＞124min，洗油率＞91.5%。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的低张力泡沫洗油剂的制备方法，包括以下步骤：
将制备低张力泡沫洗油剂所需水量加入到反应釜中，在温度为50-60℃下，加入醇醚磺酸盐，搅拌溶解混匀；
随后加入脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷和低碳醇，搅拌混匀后加入α-烯基磺酸盐，搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
本发明提供的低张力泡沫洗油剂的制备方法建立在易操作、节约时间的基础上，由于醇醚磺酸盐浓度高，溶解稍有难度，所以先把其溶入水中，再加入脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷和低碳醇，最后加入α-烯基磺酸盐是避免制备过程产生的泡沫过多，逸出制备容器。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的低张力泡沫洗油剂在地层水矿化度0-100000mg/L、钙镁离子浓度＜2000mg/L的油藏泡沫驱油或泡沫封堵中的应用。
作为优选，所述低张力泡沫洗油剂的使用浓度为0.5 wt %。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的低张力泡沫洗油剂中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷是一种新型非离子表面活性剂，具有较好的发泡体积和泡沫半衰期，与起泡主剂α-烯基磺酸盐复配后，可显著提高泡沫的稳定性，并具有很好的洗油能力。同时，与聚醚磺酸盐复配，也可在保证泡沫的性能下，使体系的油水界面张力降到超低，增加毛管数，使原油更易于流动，进一步提高了驱油效率。
2、本发明提供的低张力泡沫洗油剂，在氮气的作用下，能大大提高波及体积，同时还可提高洗油效率，达到“一剂双效”的目的，从而能够大幅度提高原油采收率。
3、本发明提供的低张力泡沫洗油剂，生产工艺简单、原料易购，从生产到使用对环境和人员均无害，符合绿色环保要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
将下述实施例和对比例制备所得产品配成0.5wt%浓度进行性能测试，测试条件和测试方法如下：
测试条件：
测试仪器：TX-500C型全量程旋转滴界面张力测量仪、2152改进Ross-Miles泡沫仪、恒温干燥箱、超级恒温水浴。
测试温度：界面张力测试和洗油率测试按照油藏温度60℃检测。
测试用油：胜利油田某区块脱水原油。
测试用水：胜利油田某区块注入水，矿化度100000mg/L，钙镁离子浓度2000mg/L。
测试方法：
1、试液配制：使用上述制备得到的低张力泡沫洗油剂，用胜利油田某区块注入水配制成浓度为 0.5wt％的水溶液。
2、泡沫性能测定：使用上述配制的试液按照 GB/T7462-1994《表面活性剂发泡力的测定—改进 Ross-Miles 法》进行测试。
3、界面张力测定：按照SY/T 5370-2018中7.3.4的规定，在60℃下测定试液与目标区块油样间的界面张力（转速5000 r/min，密度差按0.1计算），记录界面张力最低值。
4、洗油率测定：
4.1将模拟地层砂与目标区块原油按 4:1 比例（质量比）混合，放入恒温干燥箱中，在油藏温度下老化 7 d，每天搅拌 1 次，使油砂混合均匀。
4.2用目标区块注入水配制 0.3%的样品溶液 100 g，在磁力搅拌器上以 300 r/min 的转速搅拌 15 min后待测。
4.3称取老化好的油砂约 5 g 放至 100 mL 锥形瓶中，称重得m1，精确至 0.001g。
4.4向 3.3 样品中加入配制好的样品溶液 50 g，充分混合后在油藏温度下静置48 h。
4.5将 3.4 静置后的样品溶液中漂浮的原油及瓶壁上粘附的原油用干净的棉纱蘸出，并倒出样品溶液，将锥形瓶放在 105 ℃烘箱中烘至恒重，得m2。
4.6用石油醚对 3.5 中样品进行原油洗脱，直至石油醚无色。将洗脱尽原油的锥形瓶置于 120 ℃烘箱中烘至恒重，称重得 m3。
4.7按下式计算洗油率：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式中：
σ ——洗油率；
m1——洗油前锥形瓶与油砂的总质量，g；
m2——洗油后锥形瓶与油砂的质量，g；
m3——锥形瓶与洗净后地层砂的总质量，g。
实施例1
将200kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
实施例2
将220kg的水加入到反应釜中，控制温度58℃，加入290kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=4)，搅拌溶解混匀；随后加入180kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=13，m=2，s=4）和100kg乙醇，搅拌混匀后加入210kgα-烯基磺酸盐（R2=10，t=3），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
实施例3
将240kg的水加入到反应釜中，控制温度56℃，加入280kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入160kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=14，m=2，s=3）和100kg异丙醇，搅拌混匀后加入220kgα-烯基磺酸盐（R2=13，t=1），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
实施例4
将260kg的水加入到反应釜中，控制温度54℃，加入270kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=4)，搅拌溶解混匀；随后加入140kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=3，s=4）和50kg甲醇和50kg乙醇，搅拌混匀后加入230kgα-烯基磺酸盐（R2=12，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
实施例5
将280kg的水加入到反应釜中，控制温度52℃，加入260kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入120kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=13，m=3，s=3）和50kg甲醇和50kg异丙醇，搅拌混匀后加入240kgα-烯基磺酸盐（R2=11，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
实施例6
将300kg的水加入到反应釜中，控制温度50℃，加入250kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=4)，搅拌溶解混匀；随后加入100kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=14，m=3，s=4）和50kg乙醇和50kg异丙醇，搅拌混匀后加入250kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=3），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
本发明提供的低张力泡沫洗油剂，其组分和配比是在大量的实验基础上确定的，任何改变都会造成检测指标的不合格。
对比例1
将500kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例1为去掉实施例1配方中的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐所得到的低张力泡沫洗油剂，异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐的量用水补齐，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例2
将400kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例1为去掉实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷所得到的低张力泡沫洗油剂，脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量用水补齐，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例3
将400kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例3为去掉实施例1配方中的α-烯基磺酸盐所得到的低张力泡沫洗油剂，α-烯基磺酸盐的量用水补齐，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例4
将190kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入310kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例4为实施例1配方中的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐超出了25%-30%的范围，即加入了310kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐（31%）所得到的低张力泡沫洗油剂，多加的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐的量从水中去除，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例5
将260kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入240kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例5为实施例1配方中的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐偏离了25%-30%的范围，即加入了240kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐（24%）所得到的低张力泡沫洗油剂，少加的异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐的量用水补齐，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例6
将190kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入210kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例6为实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷超出了10%-20%的范围，即加入了210kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（21%）所得到的低张力泡沫洗油剂，多加的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量从水中去除，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例7
将310kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入90kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入200kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例7为实施例1配方中的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷偏离了10%-20%的范围，即加入了90kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（9%）所得到的低张力泡沫洗油剂，少加的脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的量用水补齐，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例8
将140kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入260kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例8为实施例1配方中的α-烯基磺酸盐超出了20%-25%的范围，即加入了260kgα-烯基磺酸盐（26%）所得到的低张力泡沫洗油剂，多加的α-烯基磺酸盐的量从水中去除，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例9
将210kg的水加入到反应釜中，控制温度60℃，加入300kg异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐(n=3)，搅拌溶解混匀；随后加入200kg脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷（R1=12，m=2，s=3）和100kg甲醇，搅拌混匀后加入190kgα-烯基磺酸盐（R2=9，t=2），搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
对比例6为实施例1配方中的α-烯基磺酸盐偏离了20%-25%的范围，即加入了190kgα-烯基磺酸盐（19%）所得到的低张力泡沫洗油剂，少加的α-烯基磺酸盐的量用水补齐，界面张力、起泡体积、半衰期和洗油率都不达标。
对比例10
对比例7为从应用现场取回的某厂家的低张力泡沫剂，型号为DLF-1。
对比例11
对比例8为从应用现场取回的某厂家的泡沫剂，型号为DP-4。
性能测试
将上述实施例1-6和对比例1-11中得到的低张力泡沫洗油剂按照上述测试方法进行界面张力、起泡体积、半衰期和洗油效率的测试，测试结果如表1所示。与原油之间的界面张力＜5×10-3mN/m、起泡体积＞800mL、泡沫半衰期＞120min、洗油率＞90%为合格。
表1 低张力泡沫洗油剂性能测试
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由上述表1可见，本申请所提供的配方在醇醚磺酸盐、聚醚葡糖苷、α-烯基磺酸盐的协同作用下，可使所得到的低张力泡沫洗油剂具有超低界面张力、泡沫性能好，洗油效率高等特点，特别是在氮气的作用下，能大大提高波及体积，同时又能提高洗油效率，达到“一剂双效”的目的。通过室内物模驱替实验证明，提高原油采收率超过常规的泡沫驱和低张力泡沫驱。而如果缺少某一组分或组分的使用量不在本发明所限定的范围内，则会对所检测的指标造成影响，致使其不合格。

Claims (10)

1.低张力泡沫洗油剂，其特征在于，以质量百分比计，包括醇醚磺酸盐25%-30%、脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷10%-20%、α-烯基磺酸盐20%-25%、低碳醇10%，其余为水。
2.根据权利要求1所述的低张力泡沫洗油剂，其特征在于，所述醇醚磺酸盐为异构十三醇聚氧乙烯醚磺酸盐，分子式为：
Figure 561001DEST_PATH_IMAGE002
其中，n为3或4。
3.根据权利要求1所述的低张力泡沫洗油剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷的分子式为：
(C6H11O5)m(CH2CH2O)sOR1，
其中，R1为具有12-14个碳的烷基，m为2或3，s为3或4。
4.根据权利要求1所述的低张力泡沫洗油剂，其特征在于，所述α-烯基磺酸盐的分子式如下：
R2-CH=CH-(CH2)t-SO3M，
其中，R2为具有9-13个碳的烷基，t为1-3的任一整数，M为选自Na+、K+、NH4 +中的任一阳离子。
5.根据权利要求4所述的低张力泡沫洗油剂，其特征在于，所述α-烯基磺酸盐是疏水链为碳原子数12-18的不饱和烷基磺酸盐。
6.根据权利要求1所述的低张力泡沫洗油剂，其特征在于，所述低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的低张力泡沫洗油剂，其特征在于，其与矿化度为0-100000mg/L、其中钙离子和镁离子的总浓度为0-2000mg/L的水相配伍时，与原油之间的界面张力＜3.2×10-3mN/m，起泡体积＞815mL，泡沫半衰期＞124min，洗油率＞91.5%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的低张力泡沫洗油剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将制备低张力泡沫洗油剂所需水量加入到反应釜中，在温度为50-60℃下，加入醇醚磺酸盐，搅拌溶解混匀；
随后加入脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷和低碳醇，搅拌混匀后加入α-烯基磺酸盐，搅拌混匀，得到低张力泡沫洗油剂。
9.根据权利要求1所述的低张力泡沫洗油剂在地层水矿化度0-100000mg/L、钙镁离子浓度＜2000mg/L的油藏泡沫驱油或泡沫封堵中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述低张力泡沫洗油剂的使用浓度为0.5wt %。
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