CN104327820A

CN104327820A - 一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物及其应用

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Publication number: CN104327820A
Application number: CN201410468053.6A
Authority: CN
Inventors: 刘春德
Original assignee: DALIAN DONGFANG INNOVATION SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DALIAN DONGFANG INNOVATION SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2015-02-04

Abstract

一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，以重量百分比计，所述复合驱组合物包括以下组成的成分：聚合物0.05—0.5％、磺酸盐型表面活性剂0.03—0.5％、功能性聚合物表面活性剂0.01—0.3％、非离子表面活性剂0.0—0.3％、碱0.2—1.5％，余量为水。所述功能性聚合物表面活性剂，为丙烯酰胺单体和/或亲水性单体和/或功能性单体的共聚物。本发明的强化复合驱组合物综合了多种驱油机理，在低浓度体系下就可以实现比三元复合驱具有更高原油采收率的目的，在聚合物驱后的油藏，也具有一定的提高原油采收率的效果。

Description

一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物及其应用

技术领域

本发明涉及一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物及其应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

聚合物驱可提高原油采收率10％以上，聚合物驱油技术已在中国的各大油田进行工业化应用。

聚合物—表面活性剂—碱三元复合驱油技术，室内研究与矿场试验证实，可提高原油采收率20％以上，并在加拿大、美国、中国的大庆和胜利等油田进行工业化应用。

胶束驱理论上可以将地层中的原油“几乎”全部采出，但由于要使用高浓度的表面活性剂和大量的醇，成本过于高昂，难以实现工业化应用。

泡沫复合驱也能够大幅度提高原油采收率，但泡沫的形成与稳定在地层中难以控制，现场实施风险性较大。

发明内容

为提高原油的采收率，本发明提供一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，由于增加了三元复合驱的乳化性能及乳化稳定性能，可大幅度提高原油采收率，并可针对聚合物驱后的油藏进行进一步强化采油，大大提高了油藏的最终原油采收率，比现有技术中的三元复合驱油组合物取得更好的效果。

本发明的技术方案如下：

一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，以重量百分比计，所述复合驱组合物包括以下组成的成分：

所述功能性聚合物表面活性剂，为丙烯酰胺单体和/或亲水性单体和/或功能性单体的共聚物。

进一步地，以重量百分比计，所述复合驱组合物包括以下组成的成分：

进一步地，所述亲水性单体选自丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、2-甲基丙烯酸、2-甲基丙烯酸盐、衣康酸、衣康酸盐、马来酸、马来酸盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐、2-烯基苯磺酸、2-烯基苯磺酸盐、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸盐、烯丙基磺酸和烯丙基磺酸盐中的一种或几种。

进一步地，所述亲水性单体优选自丙烯酸、丙烯酸盐、烯丙基磺酸、烯丙基磺酸盐、烯丙基苯磺酸和烯丙基苯磺酸盐中的一种或几种。

进一步地，所述功能性单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、N-烯丙基苯乙酰胺、N，N-二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化铵、N，N-二烯丙基对甲苯磺酰胺、烯丙基对甲苯磺酰胺、苯乙酰胺、烯丙基十六烷基氯化铵、3-丙烯酰胺亚胺基-3-甲基丁酸、3-丙烯酰胺亚胺基-3-甲基丁酸盐、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸盐、1-烯丙氧基-2-羟基丙烷磺酸、1-烯丙氧基-2-羟基丙烷磺酸盐、N-乙烯基吡咯烷酮、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的季胺盐、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的酸加成盐、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺的季胺盐、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺的酸加成盐、二烯丙基二烷基卤化铵、苯乙烯、丙烯酸羟乙酯、C1-30烷基(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯醇和(甲基)丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或几种。

作为进一步的优选，所述功能性单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、N，N-二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化铵、烯丙基十六烷基氯化铵和(甲基)丙烯酸聚氧乙烯烷基酯的一种或几种。

所述功能性聚合物表面活性剂通常是由两种或三种单体通过自由基引发共聚反应制得。第一种单体为丙烯酰胺单体，第二种单体为亲水性单体，根据针对油藏的特性不同可选择不同的亲水性单体，例如对于常规油藏可选丙烯酸，对于高温高盐油藏可选烯丙基(苯)磺酸，也可以用其他带有烯基基团的阴离子单体；第三种单体为功能性单体，不同油藏、不同使用目的、不同主表面活性剂，功能性单体使用也不同。

进一步地，所述聚合物选自水溶性聚丙烯酰胺聚合物、星形耐温抗盐聚合物和缔合型聚合物中的一种或几种。星行耐温抗盐聚合物，可选择北京恒聚化工集团有限公司生产的KYPAM，平均分子量为1200-2500万；缔合型聚合物可选择由西南石油大学研制的产品。本发明中的聚合物优选为水溶性聚丙烯酰胺，更优选为分子量为900～5000万的聚丙烯酰胺，最优选为分子量为1900～3800万的聚丙烯酰胺。

进一步地，所述磺酸盐型表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烯基磺酸盐、芳基烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和石油磺酸盐中的一种或几种。其中优选为烷基苯磺酸盐或重烷基苯磺酸。

进一步地，所述非离子表面活性剂具有以下结构通式Ⅰ：

其中：R1选自烷基、烯基、芳基烷基和烷基芳基烷基中的一种，p选自0、1、2……50的正整数，q选自1、2、3……50的正整数。

所述的烷基芳基烷基如十二烷基苯与环氧乙烷反应得到十二烷基苯乙醇(2-十二烷基苯基乙醇)，再与环氧丙烷和环氧乙烷进行加成反应，得到十二烷基苯乙基聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物。

更进一步地，在结构通式Ⅰ中，R1优选为C14-C30的烷基或C14-C30的芳基烷基，p优选为5、6、7……15的正整数，q优选为10、11、12……30的正整数。

作为优选，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯(10-25)醚、脂肪醇聚氧丙烯(5-15)聚氧乙烯(10-30)醚、异构醇聚氧乙烯(10-25)醚、异构醇聚氧丙烯(5-15)聚氧乙烯(10-30)醚、十二烷基苯酚聚氧乙烯(10-25)醚、十二烷基苯酚聚氧丙烯(5-15)聚氧乙烯(10-30)醚、间二甲苯基十八醇聚氧乙烯(10-25)醚、间二甲苯基十八醇聚氧丙烯(5-15)聚氧乙烯(10-30)醚、烷基芳基烷基聚氧乙烯(10-25)醚和烷基芳基烷基聚氧丙烯(5-15)聚氧乙烯(10-30)醚中的一种，其中最优选十八醇聚氧丙烯(5)聚氧乙烯(20)醚和间二甲苯基十八醇聚氧丙烯(5)聚氧乙烯(20)醚。其中括号内的数值表示各聚合物的聚合度范围，下同。

进一步地，所述碱选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或有机碱中的一种或几种。其中优选为氢氧化钠或碳酸钠中的一种。

进一步地，所述水选自地表水、地下水或油田注入污水中的一种。

在以上所有技术方案中，以重量百分比计，所述复合驱组合物还包括0.01—0.2％的短碳链醇和/或短碳链醇聚氧乙烯醚。

进一步地，所述短碳链醇和/或短碳链醇聚氧乙烯醚选自正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、正丁醇聚氧乙烯醚和正己醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。

所述正丁醇聚氧乙烯醚为正丁醇聚氧乙烯(2)醚，所述正己醇聚氧乙烯醚为正己醇聚氧乙烯(6)醚。

本发明的另一技术目的在于提供所述功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物在提高原油采收率中的应用。是通过至少一口注入井注入矿物油藏中，并通过至少一口生产井从所述油藏中抽出原油。使用方式是将所述复合驱组合物直接用于油藏或用于聚合物驱后的油藏，其中采用后者的方式时，可先行对油藏进行调剖处理。

本发明的有益效果：

第一，本发明的强化复合驱组合物中的聚合物控制流度，提高波及体积；表面活性剂降低油水界面张力，启动残余油；碱既能与表面活性剂复配进一步降低油水界面张力，又可以减少吸附与增加乳化性能；功能性聚合物表面活性剂可以使得聚合物分子与表面活性剂分子形成有序的聚集体，从而增大体系粘度；功能性聚合物表面活性剂中强极性功能团的静电斥力和非离子表面活性剂聚氧乙烯链强水化吸附层的立体位阻，自组装形成高分子胶束，大幅度提高驱油效率。

第二，本发明的强化复合驱组合物综合了多种驱油机理，在低浓度体系下就可以实现比三元复合驱具有更高原油采收率的目的，在聚合物驱后的油藏，也具有一定的提高原油采收率的效果。

第三，本发明的强化复合驱组合物成分常规，易得，成本低，具有一定经济效益。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

(1)聚合物：水溶性聚合物为部分水解聚丙烯酰胺HPAM，大庆炼化公司生产，分子量为2500万。

(2)磺酸盐型表面活性剂：重烷基苯磺酸盐由大庆东昊投资有限公司生产。

(3)功能性聚合物表面活性剂：由丙烯酰胺单体、丙烯酸单体和丙烯酸聚氧乙烯(9)烷基酯三种单体通过自由基引发共聚反应制得：

在三口烧瓶中加入丙烯酰胺单体、亲水性单体丙烯酸、功能性单体丙烯酸聚氧乙烯(9)烷基脂及碳酸钠，溶于去离子水中，加入甲酸钠和氨水，总质量为三口烧瓶容积的30％；在氮气保护下加入偶氮二异丁腈、硫酸氢纳和过硫酸钠，为总质量的0.05％；脱氧10min后密封反应3h，将合成的凝胶烘干粉碎，得产品。

(4)非离子表面活性剂：十八醇聚氧丙烯(5)聚氧乙烯(20)醚，由天津工业大学提供。

强化复合驱组合物的组成：

对比例1

三元复合驱组合物：

应用例1

应用实施例1的本发明的强化复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验：

贝雷岩心驱油实验按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6424-2000进行。实验用油为大庆一厂模拟油，实验用水为大庆一厂模拟水。当水驱至含水100％时注入0.7倍孔隙体积(PV)的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，再进行水驱至含水100％时结束。

其中贝雷岩心参数如表1所示。

表1.实施例1的组合物实验的贝雷岩心参数

利用实施例1的强化复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验结果如表2所示：

表2.实施例1的强化复合驱组合物的驱油实验结果

应用对比例1的三元复合体系进行贝雷岩心驱油实验

贝雷岩心驱油实验按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6424-2000进行。实验用油为大庆一厂模拟油，实验用水为大庆一厂模拟水。当水驱至含水100％时注入0.7倍孔隙体积(PV)的三元复合体系，再进行水驱至含水100％时结束。

其中贝雷岩心参数如表3所示。

表3.对比例1的三元复合驱组合物实验的贝雷岩心参数

利用对比例1的三元复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验结果如表4所示：

表4.对比例1的三元复合驱组合物的驱油实验结果

应用例2

将实施例1的强化复合驱组合物应用于聚合物驱后的贝雷岩心驱油实验：

贝雷岩心驱油实验按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6424-2000进行。实验用油为大庆一厂模拟油，实验用水为大庆一厂模拟水。当水驱至含水100％时注入0.7倍孔隙体积(PV)的聚合物体系，聚合物为大庆炼化公司生产的分子量1700万聚丙烯酰胺，浓度1200ppm，当水驱至含水100％时再注入0.7倍孔隙体积(PV)的本发明强化复合驱组合物，再进行水驱至含水100％时结束。

贝雷岩心参数如表5所示：

表5.应用例2的贝雷岩心参数

驱油实验结果如表6所示：

表6.应用例2的驱油实验结果

实施例2

(1)聚合物：同实施例1。

(2)磺酸盐型表面活性剂：石油磺酸盐由大庆炼化公司生产。

(3)功能性聚合物表面活性剂：同实施例1。

(4)非离子表面活性剂：同实施例1。

强化复合驱组合物的组成：

对比例2

应用例3

应用实施例2的本发明的强化复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验：

其中贝雷岩心参数如表7所示。

表7.实施例2的强化复合驱组合物实验的贝雷岩心参数

利用实施例2的强化复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验，结果如表8所示：

表8.实施例2的强化复合驱组合物的驱油实验结果

应用对比例2的三元复合体系进行贝雷岩心驱油实验

其中贝雷岩心参数如表9所示。

表9.对比例2的三元复合驱组合物的贝雷岩心参数

利用对比例1的三元复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验，结果如表10所示：

表10.对比例2的三元复合驱组合物的驱油实验结果

实施例3

(1)聚合物：耐温抗盐聚合物，北京恒聚化工集团有限公司生产，平均分子量为1900万。

(2)磺酸盐型表面活性剂：C14-C20混合烷基苯磺酸盐，自合成，由C14-C20混合α-烯烃与苯在三氯化铝催化剂下进行烷基化反应，再进行磺化与中和所得，本领域的一般技术人员可以采用现有技术中的方法比较容易完成该反应。

(3)功能性聚合物表面活性剂：同时实例1。

(4)非离子表面活性剂：间二甲苯基十八醇聚氧丙烯(5)聚氧乙烯(20)醚，自合成，由间二甲苯基十八醇先与聚氧丙烯(5PO)在碱性催化剂下进行开环反应，再与环氧乙烷(20EO)在碱性催化剂下进行乙氧基化反应所得，本领域的一般技术人员可以采用现有技术中的方法比较容易完成该反应。

强化复合驱组合物的组成：

对比例3

应用例4

应用实施例3的本发明的强化复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验

贝雷岩心驱油实验按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6424-2000进行。实验用油为胜利孤岛采油厂模拟油，实验用水为胜利孤岛采油厂模拟水。当水驱至含水100％时注入0.7倍孔隙体积(PV)的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，再进行水驱至含水100％时结束。

其中贝雷岩心参数如表11所示。

表11.实施例3的组合物的贝雷岩心参数

利用实施例3的强化复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验，结果如表12所示：

表12.实施例3的强化复合驱组合物的驱油实验结果

应用对比例3的三元复合体系进行贝雷岩心驱油实验

贝雷岩心驱油实验按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6424-2000进行。实验用油为胜利孤岛采油厂模拟油，实验用水为胜利孤岛采油厂模拟水。当水驱至含水100％时注入0.7倍孔隙体积(PV)的三元复合体系，再进行水驱至含水100％时结束。

其中贝雷岩心参数如表13所示。

表13.对比例3的三元复合驱组合物的贝雷岩心参数

利用对比例3的三元复合驱组合物进行贝雷岩心驱油实验，结果如表14所示：

表14.对比例3的三元复合驱组合物的驱油实验结果

Claims

1.一种功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：以重量百分比计，所述复合驱组合物包括以下组成的成分：

所述功能性聚合物表面活性剂，选自丙烯酰胺单体和/或亲水性单体和/或功能性单体的共聚物中的一种。

2.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述亲水性单体选自丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸盐、2-甲基丙烯酸、2-甲基丙烯酸盐、衣康酸、衣康酸盐、马来酸、马来酸盐、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸盐、2-烯基苯磺酸、2-烯基苯磺酸盐、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸盐、烯丙基磺酸和烯丙基磺酸盐中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述功能性单体选自2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、N-烯丙基苯乙酰胺、N，N-二甲基-N-烯丙基十六烷基氯化铵、N，N-二烯丙基对甲苯磺酰胺、烯丙基对甲苯磺酰胺、苯乙酰胺、烯丙基十六烷基氯化铵、3-丙烯酰胺亚胺基-3-甲基丁酸、3-丙烯酰胺亚胺基-3-甲基丁酸盐、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氧基-2-甲基丙磺酸盐、1-烯丙氧基-2-羟基丙烷磺酸、1-烯丙氧基-2-羟基丙烷磺酸盐、N-乙烯基吡咯烷酮、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的季胺盐、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的酸加成盐、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺的季胺盐、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺的酸加成盐、二烯丙基二烷基卤化铵、苯乙烯、丙烯酸羟乙酯、C1-30烷基(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯醇和(甲基)丙烯酸聚氧乙烯烷基酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述聚合物选自水溶性聚丙烯酰胺聚合物、星形耐温抗盐聚合物和缔合型聚合物中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述磺酸盐型表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烯基磺酸盐、芳基烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和石油磺酸盐中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述非离子表面活性剂具有以下结构通式Ⅰ：

7.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述碱选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或有机碱中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：以重量百分比计，还包括0.01％—0.2％的短碳链醇和/或短碳链醇聚氧乙烯醚。

9.根据权利要求8所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物，其特征在于：所述短碳链醇和/或短碳链醇聚氧乙烯醚选自正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、正丁醇聚氧乙烯醚和正己醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。

10.权利要求1～9任意一项所述的功能性聚合物表面活性剂强化复合驱组合物在提高原油采收率中的应用。

11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于将所述复合驱组合物直接用于油藏或用于聚合物驱后的油藏。