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CN104152128A - 具有耐油性能的泡沫驱油剂及其应用 - Google Patents

具有耐油性能的泡沫驱油剂及其应用 Download PDF

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CN104152128A CN201410406650.6A CN201410406650A CN104152128A CN 104152128 A CN104152128 A CN 104152128A CN 201410406650 A CN201410406650 A CN 201410406650A CN 104152128 A CN104152128 A CN 104152128A
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foam
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foam flooding
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赵濉
王策
宫清涛
王其伟
李雪松
仉莉
靳志强
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Abstract

本发明涉及三次采油技术领域，具体涉及具有耐油性能的泡沫驱油剂及其应用。本发明通过将阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂进行混合复配，得到了具有耐油性能的泡沫驱油剂。本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂具有发泡能力强，抗油性好的特点。利用本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂在原油存在的情况下，泡沫的半衰期长达60分钟以上，可解决现有泡沫驱采油过程中泡沫抗油性差，无法形成良好封堵的问题；而不具备抗油性的泡沫在含油条件下半衰期一般不超过15分钟。本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂可用于油田的三次采油中，提高原油的采收率。

Description

具有耐油性能的泡沫驱油剂及其应用
技术领域
本发明涉及三次采油技术领域，具体涉及一种具有耐油性能的泡沫驱油剂及其应用。
背景技术
随着石油勘探开发程度的加深，我国大部分油田已经进入高含水甚至特高含水开发阶段，如何提高这些老油田的开发效果，以及如何提高聚合物驱后油藏的原油采收率，越来越受到人们的关注和重视。这些油田迫切需要新的三次采油技术来提高原油的采收率，以增加原油的可采储量。其中，低张力泡沫驱油技术是现有状况下最受瞩目和最具发展潜力的采油新技术，它既能充分挖掘表面活性剂的驱油潜力，又可利用泡沫的选择性调剖提高波及体积，从而使原油采收率得到大幅度的提高。低张力泡沫驱油技术无论是在扩大波及体积还是在洗油效率上都要好于聚合物驱、二元复合驱和三元复合驱等驱油技术。低张力泡沫驱油技术适用的油藏范围广，对于长期水驱后的油藏、聚合物驱后的油藏、高温高盐的油藏以及非均质严重的油藏等均可大幅度提高原油的采收率，具有良好的应用前景。然而，泡沫的遇油不稳定、短时间内消泡的现象使其难以形成有效封堵，进一步影响泡沫驱应用的成败。因此，泡沫的耐油稳定性，成为了泡沫驱提高采收率技术必须解决的难题。国内外对于含油体系中高性能耐油泡沫主要采用的是氟碳表面活性剂系列，氟碳表面活性剂通过氟碳链疏水、疏油作用可以在含油条件下形成稳定的泡沫，然而泡沫剂与油相具有较高的界面张力，相互作用较差，洗油效率较低，同时氟碳表面活性剂还存在经济和环境问题，应用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决驱油用泡沫抗油性差，遇油不稳定，在极短时间内出现消泡现象，不能在驱油过程中形成有效的封堵，从而提供一种由阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂进行复配得到的具有耐油性能的泡沫驱油剂。
本发明的目的之二是提供具有耐油性能的泡沫驱油剂的应用。
本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂，主要是由阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂进行混合复配得到的，其中：所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂中的阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量分数比为1:1～50:1。
本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂中可进一步加入少量的添加剂。
所述的添加剂选自C2～C24的脂肪醇、水解聚丙烯酰胺、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂及常用的无机盐等中的一种或几种。
所述的非离子表面活性剂选自C8～C24的烷基聚氧乙烯醚、多元醇等中的一种或几种。
所述的两性离子表面活性剂选自氨基酸、甜菜碱等中的一种或几种。
所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢镁、碳酸氢钙中的一种或几种。
所述的阴离子表面活性剂选自以下结构类型的表面活性剂中的一种或几种等：
a)烷基醇聚氧乙烯醚盐
式中，R1为C8～C24的烷基；R2为CH2或CH2CH2；n为3～20中的任一整数；Y为羧酸根、硫酸根、磺酸根或磷酸根；M为碱金属离子中的Na+或K+，或为碱土金属离子中的Ca2+或Mg2+，或为铵基离子，或以上所述离子的混合物。
b)饱和或不饱和脂肪基盐
R-YM
式中，R为C8～C24的饱和或不饱和脂肪基；Y为羧酸根、硫酸根、磺酸根或磷酸根；M为碱金属离子中的Na+或K+，或为碱土金属离子中的Ca2+或Mg2+，或为铵基离子，或以上所述离子的混合物。
c)烷基苯盐
式中，R为C8～C24的饱和或不饱和脂肪基；Y为羧酸根、硫酸根、磺酸根或磷酸根；M为碱金属离子中的Na+或K+，或为碱土金属离子中的Ca2+或Mg2+，或为铵基离子，或以上所述离子的混合物。
所述的阳离子表面活性剂选自以下结构类型的表面活性剂中的一种或几种等：
伯胺盐
R-NH2HX
仲胺盐
R-N(CH3)H HX
叔胺盐
R-N(CH3)2HX
季铵盐
R-N+(CH3)3X-
上述式中，R为C12～C18的烷基，X为Cl、Br或I，X-为Cl-、Br-或I-。
本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂能在三次采油中进行应用。
所述的应用是将不含有添加剂的所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂与水进行复配后得到的水溶液体系在三次采油中进行应用；其中，水溶液体系中的所述的阴离子表面活性剂的质量浓度：阳离子表面活性剂的质量浓度＝1:1～50:1，所述的阴离子表面活性剂的质量浓度为0.1～100‰。
所述的应用是将含有添加剂的所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂与水进行复配后得到的水溶液体系在三次采油中进行应用；其中，水溶液体系中的所述的阴离子表面活性剂的质量浓度：阳离子表面活性剂的质量浓度＝1:1～50:1，所述的阴离子表面活性剂的质量浓度为0.01～100‰(优选为0.1～50‰)，所述的添加剂的质量浓度为0.001～50‰。
本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液在原油存在下，泡沫半衰期大于60分钟。
对本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂进行抗油性测试，采用《泡沫性能评价方法及稳定性影响因素综述》(王琦,习海玲等.化学工业与工程技术.2007)中的气流法泡沫仪进行测定：
测定过程为：
步骤1：将气流法泡沫仪的进水口和出水口与恒温仪相连，开动恒温仪进行50℃水浴恒温30分钟以上；
步骤2：配制泡沫剂溶液，取50mL本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂，加入胜利油田胜二区原油，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，再进行50℃恒温10分钟；
步骤3：用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气(或氮气)20秒，记录20秒后的泡沫体积V0(mL)作为泡沫剂发泡能力的量度；
步骤4：记录泡沫体积衰减到原来的一半(1/2V0)时所需的时间，为泡沫的半衰期t1/2。含油条件下泡沫半衰期作为评价泡沫抗油性的指标。
本发明通过将阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂进行混合复配，得到了具有耐油性能的泡沫驱油剂。本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂具有发泡能力强，抗油性好的特点。利用本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂在原油存在的情况下，泡沫的半衰期长达60分钟以上，可解决现有泡沫驱采油过程中泡沫抗油性差，无法形成良好封堵的问题；而不具备抗油性的泡沫在含油条件下半衰期一般不超过15分钟。本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂可用于油田的三次采油中，提高原油的采收率。
下面通过实施例对本发明的具有耐油性能的泡沫驱油剂进行进一步的说明。
具体实施方式
实施例1
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十四烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠的质量浓度为1.0‰，十四烷基α-烯烃磺酸钠的质量浓度为1.0‰，十六烷基三甲基溴化铵的质量浓度为2.0‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1：1)，氯化钠的质量浓度为0.1‰，水解聚丙烯酰胺的质量浓度为0.1‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积245mL，半衰期为60分钟。
实施例2
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十二烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠的质量浓度为50‰，十二烷基α-烯烃磺酸钠的质量浓度为50‰，十二烷基三甲基溴化铵的质量浓度为2‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1：50)，氯化钠的质量浓度为15‰，氯化钙的质量浓度为1‰，乙醇的质量浓度为3‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积244mL，半衰期为62分钟。
实施例3
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十八烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠的质量浓度为1.7‰，十六烷基磺酸钠的质量浓度为1.7‰，十八烷基三甲基溴化铵的质量浓度为0.9‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1:3.8)，氯化钠的质量浓度为5‰，氯化钙的质量浓度为1.5‰，十八醇的质量浓度为0.5‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积244mL，半衰期为70分钟。
实施例4
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量浓度为3‰，十二烷基三甲基溴化铵的质量浓度为0.6‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1:5)，氯化钠的质量浓度为20‰，氯化钙的质量浓度为1.5‰，TX-100的质量浓度为0.5‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积259mL，半衰期为176分钟。
实施例5
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十六烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量浓度为3‰，十六烷基三甲基氯化铵的质量浓度为1.2‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1:2.5)，氯化钠的质量浓度为15‰，氯化钙的质量浓度为1.5‰，椰油酰胺甜菜碱的质量浓度为0.5‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积251mL，半衰期为137分钟。
实施例6
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十八烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量浓度为5‰，十八烷基三甲基氯化铵的质量浓度为2.5‰，氯化钠的质量浓度为15‰，氯化钙的质量浓度为1.5‰，氯化镁的质量浓度为0.5‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积257mL，半衰期为90分钟。
实施例7
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十二烷基苯磺酸钠的质量浓度为5‰，十四烷基α-烯烃磺酸钠的质量浓度为5‰，十四烷基三甲基溴化铵的质量浓度为1‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1:10)，氯化钠的质量浓度为15‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积255mL，半衰期为125分钟。
实施例8
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十四烷基苯磺酸钠的质量浓度为5‰，十四烷基α-烯烃磺酸钠的质量浓度为5‰，十四烷基三甲基溴化铵的质量浓度为0.6‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1:16.7)，氯化钠的质量浓度为15‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积260mL，半衰期为155分钟。
实施例9
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十六烷基苯磺酸钠的质量浓度为3‰，十四烷基三甲基氯化铵的质量浓度为0.6‰(阳离子表面活性剂的质量浓度：阴离子表面活性剂的质量浓度＝1:5)。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积260mL，半衰期为155分钟。
实施例10
配制具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液，其中，水溶液中的十二烷基硫酸钠的质量浓度为3‰，十二烷基三甲基溴化铵的质量浓度为0.6‰，氯化钠的质量浓度为100‰。
取上述具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液50mL，加入胜利油田胜二区原油0.5g，超声分散30分钟得到油水混合液，然后将油水混合液倒入气流法泡沫仪中，50℃恒温10分钟；用蠕动泵恒速(10mL/s)从气流法泡沫仪的下部通空气20秒，测试发泡体积和半衰期。发泡体积265mL，半衰期＞180分钟。

Claims (8)

1.一种具有耐油性能的泡沫驱油剂，其特征是：所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂主要是由阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂进行混合复配得到的，其中：所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂中的阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量分数比为1:1～50:1。
2.根据权利要求1所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂，其特征是：所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂中含有添加剂；所述的添加剂选自C2～C24的脂肪醇、水解聚丙烯酰胺、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂及无机盐中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂，其特征是：所述的非离子表面活性剂选自C8～C24的烷基聚氧乙烯醚、多元醇中的一种或几种；
所述的两性离子表面活性剂选自氨基酸、甜菜碱中的一种或几种；
所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢镁、碳酸氢钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂，其特征是：所述的阴离子表面活性剂选自以下结构类型的表面活性剂中的一种或几种：
a)烷基醇聚氧乙烯醚盐
式中，R1为C8～C24的烷基；R2为CH2或CH2CH2；n为3～20中的任一整数；Y为羧酸根、硫酸根、磺酸根或磷酸根；M为碱金属离子中的Na+或K+，或为碱土金属离子中的Ca2+或Mg2+，或为铵基离子，或以上所述离子的混合物；
b)饱和或不饱和脂肪基盐
R-YM
式中，R为C8～C24的饱和或不饱和脂肪基；Y为羧酸根、硫酸根、磺酸根或磷酸根；M为碱金属离子中的Na+或K+，或为碱土金属离子中的Ca2+或Mg2+，或为铵基离子，或以上所述离子的混合物；
c)烷基苯盐
式中，R为C8～C24的饱和或不饱和脂肪基；Y为羧酸根、硫酸根、磺酸根或磷酸根；M为碱金属离子中的Na+或K+，或为碱土金属离子中的Ca2+或Mg2+，或为铵基离子，或以上所述离子的混合物。
5.根据权利要求1所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂，其特征是：所述的阳离子表面活性剂选自以下结构类型的表面活性剂中的一种或几种：
伯胺盐
R-NH2HX
仲胺盐
R-N(CH3)H HX
叔胺盐
R-N(CH3)2HX
季铵盐
R-N+(CH3)3X-
上述式中，R为C12～C18的烷基，X为Cl、Br或I，X-为Cl-、Br-或I-。
6.一种权利要求1～5任意一项所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂的应用，其特征是：所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂在三次采油中进行应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征是：所述的应用是将不含有添加剂的所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂与水进行复配后得到的水溶液体系在三次采油中进行应用；其中，水溶液体系中的所述的阴离子表面活性剂的质量浓度：阳离子表面活性剂的质量浓度＝1:1～50:1，所述的阴离子表面活性剂的质量浓度为0.1～100‰；或
所述的应用是将含有添加剂的所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂与水进行复配后得到的水溶液体系在三次采油中进行应用；其中，水溶液体系中的所述的阴离子表面活性剂的质量浓度：阳离子表面活性剂的质量浓度＝1:1～50:1，所述的阴离子表面活性剂的质量浓度为0.01～100‰，所述的添加剂的质量浓度为0.001～50‰。
8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征是：所述的具有耐油性能的泡沫驱油剂的水溶液在原油存在下，泡沫半衰期大于60分钟。
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