CN116004212A - 一种co2-原油两亲化学剂及其制法和提高co2驱采收率的方法 - Google Patents

一种co2-原油两亲化学剂及其制法和提高co2驱采收率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种CO2‑原油两亲化学剂、及其混相压力调节剂组合物、制法及其提高CO2驱采收率的方法。所述CO2‑原油两亲化学剂具有式(I)所示结构：
Figure DDA0003315622240000011
所述混相压力调节剂组合物包括CO2‑原油两亲化学剂和助溶剂。所述化学剂具有CO2和原油双亲性，能有效降低CO2和原油的界面张力。该化学剂组合物可以采取前置段塞或伴注形式注入油藏，降低CO2与原油的界面张力，进而降低其最小混相压力，提高CO2驱采收率。

Description

一种CO2-原油两亲化学剂及其制法和提高CO2驱采收率的方法
技术领域
本发明涉及油田开采领域，具体地说，是涉及一种CO2-原油两亲化学剂及其制法、最小混相压力调节剂组合物及其制法、和提高CO2驱采收率的方法。
背景技术
近年来，温室气体减排呼声越来越高。国际能源署提出的减排措施，包括 电气化改造、利用氢能、生物能以及CCUS(碳捕集、利用与埋存)技术，其中 CCUS贡献占到了20％。近三年来，全球大型CCUS项目大幅度增长。截至2020 年底，全球共有65个项目，年捕集埋存CO2约4000万吨，其中有77.8％用于 CO2驱提高采收率项目。据国际能源署预测，2040年全球CO2驱油产量将达到 150万桶/天，CO2驱成为首要的提高采收率技术。
CO2驱，从机理上可以分为混相驱和非混相驱两种。混相驱是指在油藏条件下CO2和地层原油发生扩散、传质作用，相互溶解，消除界面达到混相，界面张力为零，理论上驱替效率可达100％。非混相驱是指CO2和原油在油藏条件下不能完全混溶，存在界面，驱替效率低。在油藏温度下，使CO2和原油达到多级接触混相的最小压力即为CO2驱最小混相压力。当驱替压力高于最小混相压力时，能实现混相驱替；当驱替压力低于最小混相压力时，只能进行非混相驱替。
我国中东部油藏地层温度高、原油中重质组分含量高，CO2最小混相压力普遍偏高。某些区块的CO2混相压力甚至高于地层破裂压力，无法实现混相驱，只能进行非混相驱。往油藏中注入化学剂降低最小混相压力，是非混相驱油藏实现混相驱油的有效途径。
美孚石油公司(美国专利US 4678036；US 4899817；US 4736793)先后公开了用液化石油气、低分子量脂肪烃、低碳醇以及妥尔油等化学剂降低CO2与原油的最小混相压力。这些化学剂虽然能促进原油与CO2达到混相，但是其需要很大的用量才能取得理想的混相压力降低效果，经济效益不高。
表面活性剂由于其具有油、水两亲的结构，能大幅降低油/水界面张力，促进两者互溶。表面活性剂能降低原油和水的界面张力，降低毛细管力、原油内聚力以及原油在岩石表面的粘附力，能大幅提高洗油效率，在三次采油化学驱中发挥了举足轻重的作用。受到表面活性剂启发，本发明提供了用CO2-原油两亲化学剂降低CO2驱最小混相压力的新思路。CO2-原油两亲化学剂能像表面活性剂一样，分布在CO2与原油界面上，降低两者的界面张力，促进CO2与原油混相，达到降低最小混相压力的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有CO2驱油技术中CO2与原油最小混相压力高、驱油效率低的问题以及现有最小混相压力调节剂效率低、用量大的问题，提供一种含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂组合物。该化学剂组合物含有CO2、原油两亲化学剂，能高效降低CO2-原油的界面张力，进而降低其最小混相压力。该化学剂组合物还包含酯类、芳香烃和脂肪烃等小分子助溶剂，一方面能提高CO2-原油两亲化学剂在超临界CO2中的溶解度，另一方面能提高CO2萃取轻组分的能力，使两亲化学剂更好地发挥降低最小混相压力的效能，提高CO2驱采收率。
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提高CO2驱采收率的方法。
本发明目的之一为提供一种CO2-原油两亲化学剂，具有如下式(I)所示结构：
Figure BDA0003315622220000031
其中，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～4中的任一整数；a1、a2为取代基为R1的聚醚基团个数，b1、b2为取代基为R2的聚醚基团个数，c1、c2为取代基为R3的聚醚基团个数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～50的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>0；M1、M2独立选自氢原子，C3～C50的直链或支链烃基或通式为-(C＝O)-R4的基团，R4选自C6～C50的直链或支链烃基，且M1、M2、R1、R2、 R3不同时为氢原子。a1、a2可以相同或不同，b1、b2可以相同或不同，c1、c2可以相同或不同。
根据本发明的一种技术方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e 为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3不同时为氢原子；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2均为氢原子；
上述技术方案中，更优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3至少包含两种不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2均为氢原子。
根据本发明的第二种技术方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH， e为0～3中的任一整数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且 a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2独立选自氢原子或C3～C30的直链或支链烃基，且不同时为氢原子。
上述技术方案中，更优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3至少包含两种不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2独立选自氢原子或为C5～C30的直链或支链烃基，且不同时为氢原子。
根据本发明的第三种方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且 a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2独立选自氢原子或通式为-(C＝O)-R4的基团，且不同时为氢原子，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
上述技术方案中，更优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3至少包含两个不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2选自氢原子或通式为-(C＝O)-R4的基团，且不同时为氢原子，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
根据本发明的第四种方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为 0～4中的任一整数，且R1、R2、R3至少选自两种不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、 c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2为氢原子、或C5～C30的直链或支链烃基。
根据本发明的第五种方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为 0～4中的任一整数，且R1、R2、R3至少选自两种不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、 c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1、M2为氢原子、或通式为-(C＝O)-R4的基团，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
本发明目的之二为提供所述CO2-原油两亲化学剂的制备方法，包括以下步骤：
①在催化剂A存在下，将咪唑啉与环氧化合物反应得到咪唑啉聚醚化合物，即为式(I)所示M1、M2均为氢原子的CO2-原油两亲化学剂；
任选地，②在溶剂B中将步骤①得到咪唑啉聚醚化合物与碱C反应得到中间体，再与卤代烃R5X发生亲核取代反应，得到式(I)所示M1、M2至少一个为C3～C50的直链或支链烃基的CO2-原油两亲化学剂；或者，
任选地，②’在催化剂D存在下，将步骤①得到聚醚化合物与羧酸R4COOH 发生酯化反应，得到式(I)所示M1、M2至少一个为-(C＝O)-R4的CO2-原油两亲化学剂。
上述技术方案中，步骤①步反应温度优选范围为100～140℃，催化剂A优选为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，催化剂A用量优选为咪唑啉质量的1～5％；环氧化合物优选为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等。
上述技术方案中，步骤②反应温度优选为25～130℃，溶剂B优选为苯和/ 或甲苯，碱C优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾，卤代烃优选为氯代烃或溴代烃， R5为C3～C50的直链或支链烃基。
上述技术方案中，步骤②’反应温度优选为180～220℃，催化剂D优选为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾，催化剂D的用量优选为聚醚化合物质量的0.5％～3％。
本发明目的之三为提供一种含CO2-原油两亲化学剂的混相调节剂组合物，包含所述CO2-原油两亲化学剂和助溶剂。
其中，所述CO2-原油两亲化学剂选自式(I)所示结构中的至少一种：
Figure BDA0003315622220000051
式(I)中，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～4中的任一整数；a1、a2为取代基为R1的聚醚基团个数，b1、b2为取代基为R2的聚醚基团个数，c1、c2为取代基为R3的聚醚基团个数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～50的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>0；M1，M2独立选自氢原子、C3～C50的直链或支链烃基或通式为-(C＝O)-R4的基团，R4选自C6～C50的直链或支链烃基；且M1、M2、R1、 R2、R3不同时为氢原子。
优选的，M1、M2同时为氢原子时，R1、R2、R3不能同时为氢原子。
所述助溶剂为酯、芳香烃和脂肪烃，所述助溶剂包括但不局限于乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、丙二酸二丁酯、丙二酸二戊酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、丁二酸二丙酯、丁二酸二丁酯、丁二酸二戊酯、苯、甲苯、乙苯、丙苯、二甲苯、三甲苯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷等化学剂及其同分异构体中的一种或几种。
上述技术方案中助溶剂优选为乙酸甲酯、乙酸异丙酯、乙酸仲丁酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、甲苯、对二甲苯、辛烷、壬烷中的一种或几种。
根据本发明的一种技术方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e 为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3不同时为氢原子；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2均为氢原子；
上述技术方案中，更优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3至少包含两个不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2均为氢原子。
根据本发明的第二种技术方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH， e为0～3中的任一整数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且 a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2独立选自氢原子或为C3～C30的直链或支链烃基，且不同时为氢原子。
上述技术方案中，更优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3至少包含两个不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2独立选自氢原子或为C5～C30的直链或支链烃基，且不同时为氢原子。
根据本发明的第三种方案中，优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为 0～3中的任一整数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且 a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2独立选自氢原子或通式为-(C＝O)-R4的基团，且不同时为氢原子，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
上述技术方案中，更优选的，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3至少包含两个不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2选自氢原子或通式为 -(C＝O)-R4的基团，且不同时为氢原子，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
上述技术方案中，所述CO2-原油两亲化学剂与助溶剂的质量比为1：(1～200)，优选为1：(10～100)。
本发明目的之四为提供所述混相压力调节剂组合物的制法，包括将包含所述CO2-原油两亲化学剂与助剂在内的组分混合、搅拌，得到所述含CO2-原油两亲化学剂的组合物。
上述技术方案中，CO2-原油两亲化学剂与助溶剂的质量比为1:(1～200)，优选为1：(10～100)，例如可以为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、 1:90、1:100、1:120、1:150、1:200等。
上述技术方案中，所述助溶剂均可采用商品试剂。
本发明目的之五为提供一种提高CO2驱采收率的方法，将所述含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂组合物以前置段塞或伴注的形式注入地层，对地层原油进行驱替。
上述技术方案中，所述组合物用量优选为注入地层CO2总质量的0.1～10％，更优选为0.5～5％。
上述技术方案中，所述前置段塞注入的操作步骤为先将化学剂组合物与一部分CO2预先混合注入地层(所述CO2-原油两亲化学剂约占预先注入部分的CO2质量的10％～30％)，然后再注入纯CO2驱替。
上述技术方案中，所述伴注形式的操作步骤为在CO2注入管线中加入支路连续注入化学剂组合物，化学剂组合物和CO2在管线内混合共同注入地层。
本发明的含CO2-原油两亲化学剂的组合物包含咪唑啉聚醚(酯)两亲化学剂以及小分子助溶剂。咪唑啉类聚醚(酯)母核中包含两个“N”杂原子，N原子有一对孤对电子，有lewis碱性，与CO2之间有酸碱相互作用；其支链中包含聚醚基团、酯基等CO2-原油两亲的基团以及与原油相亲的烃基基团，使得它具有CO2和原油两亲性，能高效降低CO2与原油的界面张力，进而降低其最小混相压力。小分子助溶剂一方面能提高咪唑啉聚醚/酯类两亲化学剂在超临界CO2中溶解性能；另一方面由于相似相溶性，小分子助溶剂能提高CO2对原油中轻质及中间组分的萃取能力，使两亲化学剂更好地发挥降低最小混相压力的效率。
本发明的提高CO2驱采收率的方法中，含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂组合物熔点低，-10℃～100℃下均为低粘度液体，易流动，可以以前置段塞形式注入地层；另外，该调节剂组合物在CO2中有很好的溶解性能，能以伴注形式与CO2共同注入地层，对地层原油进行驱替。可以根据油田现场条件，灵活选择合适的注入方式。
采用本发明的最小混相压力调节剂组合物及提高CO2驱采收率的方法，可用于但不局限用于地层温度为20～180℃、注入温度为-10～100℃的CO2驱油藏。以注入压力下占CO2的质量百分比计，添加0.5～2％化学剂，开展CO2驱细管实验。细管实验表明，添加该化学剂组合物后，CO2与原油的最小混相压力最高降低36.7％，驱油效率率最高比纯CO2驱提高20.15％。
附图说明
图1为实施例2制备的咪唑啉聚氧丙烯醚月桂酸酯的红外光谱图。
本发明制备的CO2-原油两亲化学剂可通过以下方法表征：应用美国 Nicolet-5700光谱仪，采用全反射红外光谱法(ATR)进行红外光谱分析(扫描范围4000～650cm-1)，确定被测样品的化学结构，以达到对本发明所述化合物的红外表征。
由图1可知，在波数3501.9cm-1处为末端O-H的特征吸收峰，在波数为 2922.6cm-1、2866.5cm-1处为中间杂环、醚链以及烷基链上的亚甲基、甲基、次甲基的C-H特征吸收峰；1735.2cm-1为酯羰基(C＝O)的特征吸收峰；1108.5cm-1处为醚键(C-O-C)的特征吸收峰。
图2为细管实验装置图。
附图标记说明：1为高压柱塞泵，2为回压阀，3为接受瓶，4为缓冲瓶，5 为HPLC泵，6为高压泵，7为数据采集***，8为烘箱，9为细管模型。
其中，高压柱塞泵1为CO2注入***，HPLC泵5为化学剂注入***，高压泵6为注油***，烘箱8为控温***。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
本发明实施例与对比例中采用的原料，如果没有特别限定，那么均是现有技术公开的，例如可直接购买获得或者根据现有技术公开的制备方法制得。
【实施例1】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
称取72g(1mol)咪唑啉、1.8g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入348g(6 mol)环氧丙烷，控制压力≤0.20MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚406.6g，收率96.8％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚与乙酸乙酯以质量比1：50混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S01。
【实施例2】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、1.8g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入348g (6mol)环氧丙烷，控制压力≤0.20MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚406.6g，收率96.8％。
②向干燥的反应釜中加入210g(0.5mol)咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚，100 g(0.5mol)月桂酸，2g碳酸氢钠，真空除去氧气。在N2保护下，将体系加热至210℃，反应4h。冷却后中和、脱水，得到咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚月桂酸酯289.7g，收率96.3％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚月桂酸酯与丙酸甲酯以质量比1：70混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S02。
【实施例3】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、1.8g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入348g (6mol)环氧丙烷，控制压力≤0.20MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚406.6g，收率96.8％。
②向干燥的反应釜中加入210g(0.5mol)咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)醚，2g 氢氧化钠，300mL苯。加热至100℃、回流30min后，向反应釜内缓慢滴加 1-氯辛烷74.4g(0.5mol)，继续反应4小时。反应结束后冷却，中和，分液，有机相浓缩，得到咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)辛基醚241.1g，收率90.5％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)辛基醚与甲苯以质量比1：100混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S03。
【实施例4】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、3.0g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入232g (4mol)环氧丙烷，控制压力≤0.20MPa。待环氧丙烷反应结束后，缓缓通入 176g(4mol)环氧乙烷，控制压力≤0.10MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丙烯(n＝4)聚氧乙烯(n＝4) 醚458.4g，收率95.5％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丙烯(n＝4)聚氧乙烯(n＝4) 醚与乙酸丙酯以质量比1：60混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S04。
【实施例5】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、3.0g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入232g (4mol)环氧丙烷，控制压力≤0.20MPa。待环氧丙烷反应结束后，缓缓通入 176g(4mol)环氧乙烷，控制压力≤0.10MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丙烯(n＝4)聚氧乙烯(n＝4) 醚458.4g，收率95.5％。
②向干燥的反应釜中加入240g(0.5mol)咪唑啉聚氧丙烯(n＝4)聚氧乙烯(n＝4)醚，128g(0.5mol)棕榈酸，3g碳酸氢钾，真空除去氧气。在N2保护下，将体系加热至220℃，反应4h。冷却后中和、脱水，得到咪唑啉聚氧丙烯(n＝4)聚氧乙烯(n＝4)醚棕榈酸酯348.1g，收率97.0％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丙烯(n＝4)聚氧乙烯(n＝4) 醚棕榈酸酯与乙酸异戊酯以质量比1：100混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S05。
【实施例6】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、3.2g氢氧化钾于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入432g (6mol)环氧丁烷，控制压力≤0.20MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丁烯(n＝6)醚476.8g，收率94.6％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丁烯(n＝6)醚与辛烷以质量比1：20混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S06。
【实施例7】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、2.8g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入216g (3mol)环氧丁烷，控制压力≤0.20MPa。待环氧丁烷反应结束后，缓缓通入 132g(3mol)环氧乙烷，控制压力≤0.10MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧乙烯(n＝3) 醚398.2g，收率94.8％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧乙烯(n＝3) 醚与丁二酸二甲酯以质量比1：50混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S07。
【实施例8】
(a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、3.2g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入216g (3mol)环氧丁烷，控制压力≤0.20MPa。待环氧丁烷反应结束后，缓慢通入 174g(3mol)环氧丙烷，控制压力≤0.20MPa。待环氧丙烷反应结束后，缓缓通入132g(3mol)环氧乙烷，控制压力≤0.10MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧丙烯(n＝3) 醚聚氧乙烯(n＝3)醚550.4g，收率92.6％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧丙烯(n＝3) 醚聚氧乙烯(n＝3)醚与丙酸甲酯以质量比1：80混合，搅拌1小时，得到含 CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S08。
【实施例9】
a)CO2-原油两亲化学剂制备：
①称取72g(1mol)咪唑啉、2.8g氢氧化钠于反应釜中，抽换N2三次，除去反应釜内氧气。在N2保护下，将反应釜升温至120℃，然后缓慢通入216g (3mol)环氧丁烷，控制压力≤0.20MPa。待环氧丁烷反应结束后，缓缓通入132g(3mol)环氧乙烷，控制压力≤0.10MPa。反应结束后，降温至90℃，减压除去低沸物，冷却后中和、脱水，得咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧乙烯(n＝3) 醚398.2g，收率94.8％。
②向干燥的反应釜中加入210g(0.5mol)咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧乙烯(n＝3)醚，2g氢氧化钠，300mL苯。加热100℃、回流30min后，向反应釜内缓慢滴加1-氯十二烷102.4g(0.5mol)，继续反应4小时。反应结束后冷却，中和，分液，有机相浓缩，得到咪唑啉聚氧丁烯(n＝3)聚氧乙烯(n＝3)十二烷基醚271.7g，收率92.3％。
(b)组合物制备：
常温下，将步骤(a)制备得到的聚氧丁烯(n＝3)聚氧乙烯(n＝3)十二烷基醚与乙酸仲丁酯以质量比1：120混合，搅拌1小时，得到含CO2-原油两亲化学剂的最小混相压力调节剂S09。
【比较例1】
化学剂采用实施例3步骤(a)制备的咪唑啉聚氧丙烯(n＝6)辛基醚S10。
【比较例2】
化学剂采用实施例3中助溶剂：甲苯S11。
【比较例3】
化学剂采用中国专利CN112302588A中实施例6中咪唑啉化合物S12。
【比较例4】
化学剂采用美国专利US 4678036中所用化学剂：己烷S13。
【实施例10】最小混相压力测定
本发明采用细管实验法研究上述化学剂体系对CO2驱最小混相压力的降低效果。参照标准“SY/T 6573-2003”，采用图2细管装置，开展细管实验。细管参数见表一。实验步骤如下：1、将细管清洗干净后，在实验所需温度及压力下用原油饱和。2、在实验温度、压力以及恒定的注入速度下，注入CO2驱替原油，每注入0.1孔隙体积时，测量一次产出油体积，记录细管上下游压力、泵读数。 3、当CO2累积进泵超过1.5倍孔隙体积后停止驱替。4、计算注入1.2倍孔隙体积CO2的驱油效率，细管上、下游压力的平均值记为驱替压力。4、选取4～6压力点，重复步骤1～3进行细管驱替实验。首先选择在原始地层压力下实验，根据混相与否及其程度，采用逐次逼近最小压力的方法，确定其他驱替压力。然后，在混相段和非混相段各取2～3个压力点进行驱替实验。5、绘制驱替压力与驱油效率的关系曲线。非混相段和混相段的交点即为最小混相压力(MMP)。
表一细管基本参数
Figure BDA0003315622220000141
细管实验所用原油为胜利油田提供，实验温度为80℃。
首先，借助细管实验测定了纯CO2驱的最小混相压力。然后，再用HPLC 泵注入一定质量的化学剂组合物，与超临界CO2混合后共同注入细管，用相同的方法测定“CO2+化学剂”驱的最小混相压力。测试结果见表二。
表二化学剂组合物对CO2驱最小混相压力的降低效果
Figure BDA0003315622220000151
【实施例10】驱油效率测定
参照标准“SY/T 6573-2003”，采用上述细管进行室内驱油实验。在80℃，26.0MPa压力下，分别开展纯“CO2驱”以及“CO2+化学剂”驱实验，记录注入1.2 PVCO2后的驱油效率。实验结果见表三。
表三室内驱油试验结果
Figure BDA0003315622220000161

Claims (13)

1.一种CO2-原油两亲化学剂，具有如下式(I)所示结构：
Figure FDA0003315622210000011
其中，R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～4中的任一整数；a1、a2为取代基为R1的聚醚基团个数，b1、b2为取代基为R2的聚醚基团个数，c1、c2为取代基为R3的聚醚基团个数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～50的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>0；M1、M2独立选自氢原子、C3～C50的直链或支链烃基、或通式为-(C＝O)-R4的基团，R4选自C6～C50的直链或支链烃基，且M1、M2、R1、R2、R3不同时为氢原子。
2.根据权利要求1所述CO2-原油两亲化学剂，其特征在于：
R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数，且R1、R2、R3不同时为氢原子；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2均为氢原子。
3.根据权利要求1所述CO2-原油两亲化学剂，其特征在于：
R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1、M2独立选自氢原子、或C3～C30的直链或支链烃基，且不同时为氢原子。
4.根据权利要求1所述CO2-原油两亲化学剂，其特征在于：
R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～3中的任一整数；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1、M2独立选自氢原子、或通式为-(C＝O)-R4的基团，且不同时为氢原子，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
5.根据权利要求1所述CO2-原油两亲化学剂，其特征在于：
R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～4中的任一整数，且R1、R2、R3至少选自两种不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1，M2为氢原子、或C5～C30的直链或支链烃基。
6.根据权利要求1所述CO2-原油两亲化学剂，其特征在于：
R1、R2、R3独立选自(CH2)eH，e为0～4中的任一整数，且R1、R2、R3至少选自两种不同基团；a1、a2、b1、b2、c1、c2独立选自0～30的任一整数，且a1+a2+b1+b2+c1+c2>1；M1、M2为氢原子、或通式为-(C＝O)-R4的基团，R4选自C6～C30的直链或支链烃基。
7.一种根据权利要求1～6之任一项所述CO2-原油两亲化学剂的制备方法，包括以下步骤：
①在催化剂A存在下，将咪唑啉与环氧化合物反应得到咪唑啉聚醚化合物，即为式(I)所示M1、M2均为氢原子的CO2-原油两亲化学剂；
任选地，②在溶剂B中将步骤①得到咪唑啉聚醚化合物与碱C反应得到中间体，再与卤代烃R5X发生亲核取代反应，得到式(I)所示M1、M2至少一个为C3～C50的直链或支链烃基的CO2-原油两亲化学剂；或者，
任选地，②’在催化剂D存在下，将步骤①得到聚醚化合物与羧酸R4COOH发生酯化反应，得到式(I)所示M1、M2至少一个为-(C＝O)-R4的CO2-原油两亲化学剂。
8.根据权利要求7所述的CO2-原油两亲化学剂的制备方法，其特征在于：
步骤①中，反应温度为100～140℃，催化剂A为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种，催化剂A的用量为咪唑啉质量的1％～5％；和/或，
步骤②中，反应温度为25～130℃，溶剂B为苯和/或甲苯，碱C为氢氧化钠和/或氢氧化钾，卤代烃为氯代烃和/或溴代烃，R5为C3～C50的直链或支链烃基；和/或，
步骤②’中，反应温度为180～220℃，催化剂D为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾，催化剂D的用量为聚醚化合物质量的0.5％～3％。
9.一种混相压力调节剂组合物，包括权利要求1～6之任一项所述CO2-原油两亲化学剂和助溶剂，其中所述助溶剂为酯、芳香烃和脂肪烃，所述助溶剂优选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸戊酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、丙二酸二丁酯、丙二酸二戊酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯、丁二酸二丙酯、丁二酸二丁酯、丁二酸二戊酯、苯、甲苯、乙苯、丙苯、二甲苯、三甲苯、己烷、庚烷、辛烷、壬烷以及它们的同分异构体中的至少一种。
10.根据权利要求9所述混相压力调节剂组合物，其特征在于：
所述CO2-原油两亲化学剂与助溶剂的质量比为1：(1～200)，优选为1：(10～100)。
11.根据权利要求9～10之任一项所述混相压力调节剂组合物的制法，包括将包含所述CO2-原油两亲化学剂与助溶剂在内的组分混合。
12.一种提高CO2驱采收率的方法，包括将权利要求9～10之任一项所述混相调节剂组合物以前置段塞或伴注的形式注入地层，对地层原油进行驱替，其中所述组合物用量优选为注入地层CO2总质量的0.1～10％，更优选为0.5～5％。
13.根据权利要求12所述提高CO2驱采收率的方法，其特征在于：
前置段塞注入的操作步骤为先将所述组合物与一部分CO2预先混合注入地层，其中所述CO2-原油两亲化学剂占所述部分CO2质量的10％～30％，然后再注入纯CO2进行驱替；
伴注形式注入的操作步骤为在CO2注入管线中加入支路以连续注入所述组合物，所述组合物和CO2在管线内混合共同注入地层。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103320797A (zh) * 2013-05-30 2013-09-25 天津科维津宏环保科技有限公司 一种水溶性非离子型咪唑啉缓蚀剂及其制备方法
CN112707865A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 中国石油化工股份有限公司 两性离子表面活性剂及其制备方法
CN112876128A (zh) * 2021-01-22 2021-06-01 沈阳工业大学 一种高效烷氧基化咪唑啉衍生物阻锈剂及制备方法及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103320797A (zh) * 2013-05-30 2013-09-25 天津科维津宏环保科技有限公司 一种水溶性非离子型咪唑啉缓蚀剂及其制备方法
CN112707865A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 中国石油化工股份有限公司 两性离子表面活性剂及其制备方法
CN112876128A (zh) * 2021-01-22 2021-06-01 沈阳工业大学 一种高效烷氧基化咪唑啉衍生物阻锈剂及制备方法及应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张浩;陆原;张勇;张颖;唐晓静;杨记涛;: "油溶性非离子咪唑啉的开发与性能评价", 油田化学, no. 03, pages 141 - 145 *
萧越;: "咪唑啉的合成、性能及其工业用途", 中国洗涤用品工业, no. 02, pages 48 - 50 *

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