CN113025297B - 一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂，所述泡沫驱油剂中主要包含脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐；同时还包含脂肪醇聚氧乙烯醚。该产品具有优异的油水界面性质和突出的泡沫性能，特别适用于三次采油领域的泡沫驱油技术。本发明还公开了该泡沫驱油剂的制备方法，该方法整个合成过程在一个反应釜中连续完成，无需进行任何附加的分离和纯化过程，直接形成终端产品，具有工艺简单、经济、环境友好等优点。本发明还公开了该泡沫驱油剂的应用。
Description
技术领域
本发明涉及三次采油领域。更具体地，涉及一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法和应用。
背景技术
在油气田开发工程中，利用表面活性剂驱油是重要的提高原油采收率的方法。但是在高温、高水矿化度油藏，单独的阴离子和非离子表面活性剂都不能满足驱油的要求。因为阴离子表面活性剂本身不耐盐，地层水矿化度过高，将引起表面活性剂沉淀。而非离子表面活性剂存在浊点，地层温度高于浊点，也将引起表面活性剂沉淀。
在一些现有技术中，有涉及一种羧甲基化方法生产高品位的醚羧酸盐。在羧基化步骤中，使用氢氧化钠溶液，在100～130℃进行真空操作除去反应体系中的水制备得到醚钠化合物(使用的原料之一是氢氧化钠溶液)，以提高反应效率。真空操作的能耗高，对设备密封性要求高。特别由于氯乙酸的腐蚀性极强，一般的不锈钢材质不耐用。高真空操作中，蒸出的水中携带了酸雾，对管道造成腐蚀。
但是，相对于油田三次采油通常使用的阴离子型表面活性剂而言，阴-非离子型脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的价格偏高，油田三次采油用量大，提高了开采成本。
因此，需要提供一种可用于油田三次采油的，开采成本低，且具有耐温、抗盐的低张力的泡沫驱油剂。
发明内容
基于以上问题，本发明的第一个目的在于提供一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂。该泡沫驱油剂为无碱体系，适用于油田三次采油的，开采成本和使用成本低，且具有耐温、抗盐、低张力、优异的发泡能力和稳泡性能等特点。
本发明的第二个目的在于提供一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的制备方法。该制备方法简单、成本低，且制备得到的产物不必经过纯化等后处理步骤，为“一锅法”绿色化化学合成工艺，可很好的用于油田的三次采油中，且具有很好效果。
本发明的第三个目的在于提供一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的应用。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂，所述泡沫驱油剂中主要包含脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐；同时还包含脂肪醇聚氧乙烯醚。
本发明的上述技术方案中，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐具有优良的耐温抗盐性，其为一种阴-非离子型表面活性剂，在其同一分子结构中，既含有阴离子官能团又含有非离子官能团，集两者的优点为一身，克服了阴离子和非离子表面活性剂各自的缺点；脂肪醇聚氧乙烯醚易溶于水，具有很强的抗硬水能力和良好的乳化性，当它与耐温抗盐性良好的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐复配时，有明显的协同效应，有效地提高了脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的泡沫稳定性；两者结合不仅成本低，而且可形成稳定的耐温抗盐低张力的泡沫剂驱油体系，进而用于油田的三次采油。
本发明中，所述泡沫驱油剂为无碱体系，不需外加碱，即可产生低界面张力，克服了一般的驱油表面活性剂体系中，通常加入碱(碳酸氢钠，碳酸钠或氢氧化钠)以降低油水界面张力，碱对地层中的岩石和矿物有溶解作用，造成联合站处理***结垢严重，影响原油生产的正常运转的问题。
进一步地，所述泡沫驱油剂中，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐与脂肪醇聚氧乙烯醚的总的含量大于55wt％；且所述脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为13:1～7:1。在此条件下，得到的泡沫驱油剂具有更优的稳定性、以及耐温抗盐低张力性能。
进一步优选地，所述泡沫驱油剂中，按质量百分含量计，包含50～65wt％脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐。
进一步优选地，所述泡沫驱油剂中，按质量百分含量计，包含4～7wt％脂肪醇聚氧乙烯醚。
进一步地，所述泡沫驱油剂中，还包含羟基乙酸盐，例如，羟基乙酸钠等。
进一步优选地，所述泡沫驱油剂中，按质量百分含量计，包含15～25wt％羟基乙酸盐.
进一步地，所述泡沫驱油剂中，还包含水、氯化钠等。
进一步优选地，所述泡沫驱油剂中，按质量百分含量计，包含12～16wt％氯化钠。
进一步优选地，所述泡沫驱油剂中，按质量百分含量计，包含6～8wt％水。
上述技术方案中，“主要包含”是指质量百分含量大于或等于50％且低于100％。
进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的化学式为：R1O(CH2CH2O)n1H，其中R1为C10～C20的烷基，n1选自1～10中的正整数。
更进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的化学式中，R为C12～C16的烷基，n为3～6中的正整数。例如，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括但不限于为十二烷基醇聚氧乙烯醚、十四烷基醇聚氧乙烯醚、十六烷基醇聚氧乙烯醚等。
进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的化学式为：R2O(CH2CH2O)n2CH2COOM，其中R2为C10～C20的烷基，n2选自1～10中的正整数，M选自金属钾或钠离子；其中，上述R1和R2相同或不同，上述n1和n2相同或不同。
进一步地，所述R1和R2相同，且均为C12～C16所述的烷基，n1和n2相同，且选自3～6的正整数。此时，R1和R2分别与n1和n2相匹配，获得的泡沫驱油剂性能更优。
为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的制备方法，包括如下步骤：
在固态的碱存在的条件下，将脂肪醇聚氧乙烯醚进行碱化反应；
将固态的氯乙酸加入至上述碱化反应后得到的体系中，进行羧甲基化反应，反应后得到体系整体即为所述耐温抗盐低张力泡沫驱油剂。
且研究发现，如果脂肪醇聚氧乙烯醚、固态的碱以及氯乙酸在等摩尔条件下反应的话，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的产率较低(约为60～70％)，在这种情况下，获得的产物性能不能满足本发明中对泡沫驱油剂产品性能的要求。进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚与固态的碱的克当量比为1:2.8～4；所述脂肪醇聚氧乙烯醚与固态的氯乙酸的摩尔比为1:1.4～2。在此条件下，上述制备方法中，经过碱化反应、羧甲基化反应后得到的体系中，烷基醇聚氧乙烯醚可尽可能多(但不是完全)的转化为相应的醇钠，同时在强碱性条件下，提高了烷基醇聚氧乙烯醚羧酸盐的产率；进一步地，碱化反应过剩的固态的碱全部与生成的烷基醇醚羧酸发生中和反应和与氯乙酸当量反应生成相应的羟基乙酸钠和水。
故而，得到的泡沫驱油剂中，主要包含脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐；同时还包含少部分未反应完全的脂肪醇聚氧乙烯醚。将未反应完的原料-非脂肪醇聚氧乙烯醚恰好与产物脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐配伍结合，采用简单实用的工艺制备方法和温和的反应条件，充分利用未反应物，实现了产品廉价化的目的；同时，在提高了得到的泡沫驱油剂的泡沫稳定性的同时，还赋予了其稳定的耐温抗盐低张力等特定。
一般脂肪醇聚氧乙烯醚的羧甲基化除了采用氯乙酸外，还可以采用氯乙酸钠，但是氯乙酸钠为固体粉末，添加过程中起粉尘，易于产生***，另外氯乙酸熔点低可以液化，而氯乙酸钠不能液化，所以不适合本发明中的制备方法中。
此外，上述制备方法中，碱化反应和羧甲基化反应过程中的碱和氯乙酸都是采用直接固体加料的方式，整个合成过程在一个反应釜中连续完成，无需进行任何附加的分离和纯化过程，直接形成终端产品，具有工艺简单、经济、环境友好等优点。同时该产品具有优异的油水界面性质和突出的泡沫性能，特别适用于三次采油领域的泡沫驱油技术。
进一步地，所述固态的碱为固态的氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
进一步地，所述碱化反应的条件为：
于50-90℃温度，在搅拌条件下，向脂肪醇聚氧乙烯醚中加入固态的碱，然后加热升温至70～80℃，并在该温度下反应1～2小时。该步骤中，加入固态的碱后，刚开始碱化反应剧烈，放出热量多，所以温度范围较宽，碱加完后，反应速度减缓，放热缓慢，需要加热保持反应体系温度的稳定，所以设定加热温度在70～80℃。
进一步地，所述羧甲基化反应的条件为：
控制所述碱化反应后得到的体系的温度为50～80℃，在搅拌条件下加入固态的氯乙酸，加热升温至75～90℃，恒温反应2～5小时。
为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：
如上第一个目的所述的耐温抗盐低张力泡沫驱油剂或者如上第二个目的所述的制备方法制备得到的耐温抗盐低张力泡沫驱油剂在油田的三次采油中的应用。
进一步地，所述耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的用量为泡沫驱替液的质量的1.0％～0.3％。
进一步地，所述应用条件包括：地层温度低于100℃,矿化度低于3×104ppm，钙、镁离子浓度低于1000ppm。
如无特殊说明，本发明中使用的原料均可通过市售商购获得，或者是通过本领域公知常规方法制备得到。
本发明的有益效果如下：
1)本发明的泡沫驱油剂具有优异的油水界面性质和突出的泡沫性能。本发明完全针对油田的使用特点，是根据三次采油对泡沫剂的高效性的要求来制定的工艺。充分重视未反应原料和各种副产物作为助剂配伍的有效性。本工艺中未反应的脂肪醇聚氧乙烯醚是有效的助表面活性剂，它保留在反应体系中提高了泡沫剂的发泡能力和泡沫稳定性，起到良好的增效作用。本工艺采用了温和的反应条件：常压操作和较低反应温度60～80℃，在该条件下合成的产品性能完全满足了使用要求。
2)本发明的制备方法中，革除真空操作的步骤改为常压操作，降低了设备投资、降低了能耗并减小了对管道设备的腐蚀作用。
3)本发明的制备方法中，使用固态的碱的加料方式代替了氢氧化钠水溶液，采用原料的本体反应，反应中生成的水量很小，不需要真空除去，保留下来有助于把未反应的氯乙酸水解成无害的羟基乙酸钠。因此，上述反应混合物用于油田时，无毒无害无污染。
4)本发明制备方法的产物中不含碱，碱在该工艺过程中已经充分消耗，产物用于油田时不会造成地层伤害。
5)用固态的氯乙酸代替氯乙酸钠，固态的氯乙酸较氯乙酸钠的优点就是氯乙酸不会产生粉尘，在添加过程中产生的氯乙酸粉尘对操作人员的身体产生伤害，同时氯乙酸钠粉尘容易引起***，用氯乙酸可以克服以上缺点。
6)在整个生产工艺过程中无需加入任何的溶剂，同时无需进行任何的分离和提纯过程，所有原料都完全充分地利用，做到了真正的零排放，同时，制备产物具有如上所述的优异的驱油性。
7)脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐是国际公认的“绿色”表面活性剂新品种，OECD实验证明它的平均可降解率大于90％。本工艺和本剂无毒无害无污染，反应产物零排放，实现了原子经济反应、环境友好化学反应和绿色化学理念。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出实施例1中得到的产物体系中十二烷基醇聚氧乙烯醚的红外图谱。
图2示出实施例1中得到的产物体系中十二烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠的红外图谱。
图3示出实施例1中得到的产物体系中羟基乙酸钠的红外图谱。
图4示出实施例1中得到的产物体系中十二烷基醇聚氧乙烯醚的1H-NMR核磁图谱。
图5示出实施例1中得到的产物体系中十二烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠的1H-NMR核磁图谱。
图6示出实施例1中得到的产物体系中羟基乙酸钠的1H-NMR核磁图谱。
图7示出实施例1-4中各产物质量浓度0.5％+5％NaCl溶液分别与胜利原油油水界面张力。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
下述各实施例中，烷基醇聚氧乙烯醚括号中的数值是表示烷基醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的单元数。
实施例1
1)十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)的碱化反应：
在带有加热、温控和电动搅拌装置的反应釜中加入318g(1mol)十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)，加热升温至70℃左右，搅拌下用螺旋加料器将120g(3.0mol)固体氢氧化钠缓慢加入反应釜中，加料完毕后，升温至75℃左右，在该温度下继续反应2小时左右；
2)羧甲基化反应：
将步骤1)碱化后的反应釜中反应物体系温度降到55℃左右，在不断搅拌下用螺旋加料器将141.8g(1.5mol)固体氯乙酸缓慢地加入反应釜中，加料完毕后，加热升温至80℃左右，继续恒温反应4小时左右，获得耐温抗盐低张力泡沫剂，十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)的转化率为92.1％，对上述反应产物，不必经过纯化，直接用于三次采油低张力泡沫驱油剂。
获得的产品主要成分为：十二烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(3)、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)，其质量百分含量分别为：54.1％、18.7％、15.1％、7.8％和4.3％。
说明：由于产物为几种化合物组成的混合物，如果直接采用现有的光谱手段无法对产物中的化合物作出表征，所以为此我们专门建立了对化合物进行定性和定量检测的方法，采用高效液相反相色谱法，具体检测方法是：仪器为高效液相反相色谱仪，色谱柱为C18反相色谱分离柱，检测器为蒸发光散射仪，蒸发气体为高压干燥空气；色谱仪条件：流动相为色谱甲醇和超纯水混合溶剂(体积比为3:97～7:93)，流动相速度为2ml/min,柱温为25℃,进样量为20ul,蒸发器温度60℃,空气流速为2.5l/min；操作过程：以已知的烷基醇聚氧乙烯醚原料和分离提纯烷基醇聚氧乙烯醚羧酸盐作为标样，在一定的色谱分离条件下获得标样的出峰时间，并作出标样的浓度和标样峰面积的标准曲线，接下来是对实施例中合成的泡沫剂配制成确定浓度的样品，然后液相色谱仪进行分离测定，并结合标样的标准曲线，可以获得样品中各成分的组成以及相应的含量。
定性分析：图1-6为实施列1中各成分的光谱图。
实施例2
1)十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)的碱化反应：
在带有加热、温控和电动搅拌装置的反应釜中加入346g(1mol)十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)，加热升温至70℃左右，搅拌下用螺旋加料器将112g(2.8mol)固体氢氧化钠缓慢加入反应釜中，加料完毕后，升温至75℃左右，在该温度下继续反应1～2小时；
2)羧甲基化反应：
将步骤1)碱化后的反应釜中反应物体系温度降到55℃左右，在不断搅拌下用螺旋加料器将132.3g(1.4mol)固体氯乙酸缓慢地加入反应釜中，加料完毕后，加热升温至85℃左右，继续恒温反应2～5小时，获得耐温抗盐低张力泡沫剂，十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)的转化率为88.4％，对上述反应产物，不必经过纯化，直接用于三次采油低张力泡沫驱油剂。
获得的产品主要成分为：十四烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(3)、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十四烷基醇聚氧乙烯醚(3)，其质量百分含量分别为：55.1％、16.9％、13.9％、7.3％和6.8％。
实施例3
1)十四烷基醇聚氧乙烯醚(4)的碱化反应：
在带有加热、温控和电动搅拌装置的反应釜中加入390g(1mol)十四烷基醇聚氧乙烯醚，(4)加热升温至70℃左右，搅拌下用螺旋加料器将112g(2.8mol)固体氢氧化钠缓慢加入反应釜中，加料完毕后，升温至75℃左右，在该温度下继续反应1～2小时；
2)羧甲基化反应：
将步骤1)碱化后的反应釜中反应物体系温度降到55℃左右，在不断搅拌下用螺旋加料器将132.3g(1.4mol)固体氯乙酸缓慢地加入反应釜中，加料完毕后，加热升温至85℃左右，继续恒温反应3～4小时，获得耐温抗盐低张力泡沫剂，十四烷基醇聚氧乙烯醚(4)的转化率为89.5％，对上述反应产物，不必经过纯化，直接用于三次采油低张力泡沫驱油剂。
获得的产品主要成分为：十六烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(4)、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十六烷基醇聚氧乙烯醚(4)，其质量百分含量分别为：58.1％、15.7％、12.9％、6.8％和6.5％。
实施例4
1)十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)的碱化反应：
在带有加热、温控和电动搅拌装置的反应釜中加入462g(1.0mol)十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)，加热升温至70℃左右，搅拌下用螺旋加料器将120g(3.0mol)固体氢氧化钠缓慢加入反应釜中，加料完毕后，升温至75℃左右，在该温度下继续反应2小时；
2)羧甲基化反应：
将步骤1)碱化后的反应釜中反应物体系温度降到65℃左右，在不断搅拌下用螺旋加料器将141.8g(1.5mol)固体氯乙酸缓慢地加入反应釜中，加料完毕后，加热升温至85℃左右，继续恒温反应3～4小时，获得耐温抗盐低张力泡沫剂，十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)的转化率为92.3％，对上述反应产物，不必经过纯化，直接用于三次采油低张力泡沫驱油剂。
获得的产品主要成分为：十六烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(5)、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)，其质量百分含量分别为：61.7％、15.1％、12.1％、6.2％和4.9％。
实施例5
1)十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)的碱化反应：
在带有加热、温控和电动搅拌装置的反应釜中加入462g(1.0mol)十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)，加热升温至75℃左右，搅拌下用螺旋加料器将160g(4.0mol)固体氢氧化钠缓慢加入反应釜中，加料完毕后，升温至80℃左右，在该温度下继续反应2小时；
2)羧甲基化反应：
将步骤1)碱化后的反应釜中反应物体系温度降到70℃左右，在不断搅拌下用螺旋加料器将189g(2.0mol)固体氯乙酸缓慢地加入反应釜中，加料完毕后，加热升温至85℃左右，继续恒温反应3～4小时，获得耐温抗盐低张力泡沫剂，十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)的转化率为92.5％，对上述反应产物，不必经过纯化，直接用于三次采油低张力泡沫驱油剂。
获得的产品主要成分为：十六烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(5)、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十六烷基醇聚氧乙烯醚(5)，其质量百分含量分别为：53.7％、21.4％、14.0％、6.5％和4.4％。
实施例6
1)十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)的碱化反应：
在带有加热、温控和电动搅拌装置的反应釜中加入318g(1mol)十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)，加热升温至60℃左右，搅拌下用螺旋加料器将120g(3.0mol)固体氢氧化钠缓慢加入反应釜中，加料完毕后，升温至70℃左右，在该温度下继续反应2小时左右；
2)羧甲基化反应：
将步骤1)碱化后的反应釜中反应物体系温度降到55℃左右，在不断搅拌下用螺旋加料器将141.8g(1.5mol)固体氯乙酸缓慢地加入反应釜中，加料完毕后，加热升温至75℃左右，继续恒温反应5小时左右，获得耐温抗盐低张力泡沫剂，十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)的转化率为87.4％，对上述反应产物，不必经过纯化，直接用于三次采油低张力泡沫驱油剂。
获得的产品主要成分为：十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)羧酸钠、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)，其质量百分含量分别为：51.3％、19.2％、15.1％、7.5％和6.9％。
对比例1
重复实施例1，区别在于，反应原料固体氢氧化钠的物质量为80g(2.0mol)，固体氯乙酸的物质量为94.5g(1.0mol)，十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)的转化率为67.3％，获得的产品主要成分为：十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)羧酸钠、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)，其质量百分含量分别为：46.5％、14.4％、11.9％、6.1％和21.1％。
对比例2
重复实施例1，区别在于，反应原料固体氢氧化钠的物质量为160g(4.0mol)，固体氯乙酸的物质量为189g(2.0mol)，十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)的转化率为94.7％，获得的产品主要成分为：十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)羧酸钠、羟基乙酸钠、氯化钠、水和未反应的十二烷基醇聚氧乙烯醚(3)，其质量百分含量分别为：48.3％、23.6％、17.5％、8.1％和2.5％。
实施例7
测定上述各实施例及对比例中各产物质量浓度0.5％+5％NaCl溶液分别与胜利原油油水界面张力。
各实例中溶液配制的方法：以1000g溶液为例，分别称取5g某实例中制备的泡沫剂和50gNaCl倒入反应烧瓶中，然后称取945g蒸馏水倒入上述反应烧瓶中，通过搅拌或超声使溶质充分溶解，获得0.5％泡沫剂+5％NaCl的溶液。
界面张力测定实验方法如下：依照《SY/T 5370-2018界面张力测定方法》及《SY/T6424-2014复合驱油体系性能测试方法》进行界面张力测定，首先将各合成产物配制成浓度0.5wt％(泡沫驱油剂)+5wt％NaCl的溶液(相对泡沫驱油剂体系)，采用旋滴法测定胜利原油与驱油剂溶液体系的油水界面张力，然后利用计算机软件作出IFT-t关系曲线，实验温度为80℃，转速5000转/分钟。
上述实施例1～4测定数据如图1所示。从图1测定结果可以看出，合成产物的界面性能优异，在不加任何助剂的情况下，能与胜利原油形成超低油水界面张力(10-3mN/m)，可以直接用于三次采油中。
从实施例5和6的区别是反应原料以及反应原料比例都不同，原料的转化率也不同，所以导致产品中各成分的含量不同，由于不同结构表活剂的物化性能存在差异，通常是在一定碳链长度范围内相同聚醚单元情况下，烷基链长越短，其表面张力越低，发泡能力越强，但泡沫稳定性越差，但油水界面张力与油相关，非离子表面活性剂和阴非离子表面活性剂在一定比例范围内混合，其油水界面张力和泡沫稳定性都能增强，在本发明所要求的范围内所获得的产品在界面张力、起泡能力和泡沫稳定性都能达到胜利油田现场耐温、抗盐、低张力泡沫剂性能的要求。
对比例1和对比例2进行比较，主要是说明在反应条件相同的条件下，可以通过调节反应物的摩尔比，提高烷基醇聚氧乙烯醚的转化率，碱和氯乙酸与烷基醇聚氧乙烯醚的比例越大，烷基醇聚氧乙烯醚的转化率越高，其产品的表面张力和起泡沫能力越优，但相应的泡沫稳定性降低，同时产品中盐的含量也加大，所以综合考虑，选取合适的反应条件和物料比例，使得获得产物能够符合直接用于胜利油田泡沫驱用泡沫剂的要求。
实施例8
上述实例1～5中各产物分别用胜利油田现场地层水配制为质量浓度0.5％的溶液，分别测得的发泡能力和泡沫稳定性数据如下表1所示。
泡沫性能测定实验方法如下：采用Bikerman气流法，产生泡沫的方式一般是以一定流速和流量的气体通过玻璃砂滤板，鼓动滤板上的定量测试溶液，一定量的泡沫在刻度容器(刻度量筒)中形成。记录不同时刻的泡沫高度和排液体积，可以考察发泡体系的最大发泡能力和稳定性。实验步骤：将50mL配制好的表面活性剂溶液缓缓倒入500mL的起泡管中，用恒温水浴恒温一定时间至平衡；然后，以10mL/s的流速通入空气，同时按下秒表，通气时间20s，然后用橡胶塞子将起泡管的上端塞上，记录不同时间的泡沫体积，并获得泡沫剂的泡沫体积和泡沫半衰期(泡沫半衰期是起始泡沫体积衰减一半所需的时间，表征泡沫的稳定性)；实验温度为50℃。
表1合成泡沫驱油剂的发泡能力和泡沫性能数据
从实验结果可以看出，在实施例中当烷基醇醚的转化率在一定范围内合成驱油泡沫剂的起泡能力和泡沫稳定性能优异，起泡体积均达到200ml以上，泡沫半衰期都在85min以上，可以用作耐温、抗盐低张力泡沫驱的三次采油技术。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂在油田的三次采油中的应用，其特征在于，所述泡沫驱油剂中主要包含脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐；同时还包含脂肪醇聚氧乙烯醚；
所述泡沫驱油剂中，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐与脂肪醇聚氧乙烯醚的总的含量大于55wt％；且
所述脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为13:1～7:1；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚的化学式为：R1O(CH2CH2O)n1H，其中R1为C10～C20的烷基，n1选自1～10中的正整数；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的化学式为：R2O(CH2CH2O)n2CH2COOM，其中R2为C10～C20的烷基，n2选自1～10中的正整数，M选自金属钾或钠离子；
其中，上述R1和R2相同或不同，上述n1和n2相同或不同。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的制备方法包括如下步骤：
在固态的碱存在的条件下，将脂肪醇聚氧乙烯醚进行碱化反应；
将固态的氯乙酸加入至上述碱化反应后得到的体系中，进行羧甲基化反应，反应后得到体系的整体即为所述耐温抗盐低张力泡沫驱油剂；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚与固态的碱的克当量比为1:2.8～4；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚与固态的氯乙酸的摩尔比为1:1.4～2。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述固态的碱为固态的氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述碱化反应的条件为：
于50-90℃温度，在搅拌条件下，向脂肪醇聚氧乙烯醚中加入固态的碱，然后加热升温至70～80℃，并在该温度下反应1～2小时。
5.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于，所述羧甲基化反应的条件为：
控制所述碱化反应后得到的体系的温度为50～80℃，在搅拌条件下加入固态的氯乙酸，加热升温至75～90℃，恒温反应2～5小时。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述耐温抗盐低张力泡沫驱油剂的用量为泡沫驱替液的质量的1.0％～0.3％。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用条件包括：
地层温度低于100℃、矿化度低于3×104ppm、钙镁离子浓度低于1000ppm。
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- 2021-03-16 CN CN202110280937.9A patent/CN113025297B/zh active Active
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| CN113025297A (zh) | 2021-06-25 |
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