RU2818192C2 - Injected fluids containing anionic surfactants and alkoxylated alcohols, and use of such fluids in methods of chemical enhanced oil recovery - Google Patents
Injected fluids containing anionic surfactants and alkoxylated alcohols, and use of such fluids in methods of chemical enhanced oil recovery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818192C2 RU2818192C2 RU2021135346A RU2021135346A RU2818192C2 RU 2818192 C2 RU2818192 C2 RU 2818192C2 RU 2021135346 A RU2021135346 A RU 2021135346A RU 2021135346 A RU2021135346 A RU 2021135346A RU 2818192 C2 RU2818192 C2 RU 2818192C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surfactant composition
- surfactant
- crude oil
- branched
- linear
- Prior art date
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 title abstract description 28
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 title description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 149
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 119
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 29
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims abstract description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 3
- -1 alkyl alkoxy sulfate Chemical compound 0.000 claims description 25
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 20
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 39
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- XHFGWHUWQXTGAT-UHFFFAOYSA-N n-methylpropan-2-amine Chemical compound CNC(C)C XHFGWHUWQXTGAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 14
- XUJLWPFSUCHPQL-UHFFFAOYSA-N 11-methyldodecan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCO XUJLWPFSUCHPQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 10
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 10
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 9
- 239000004064 cosurfactant Substances 0.000 description 8
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- RPACBEVZENYWOL-XFULWGLBSA-M sodium;(2r)-2-[6-(4-chlorophenoxy)hexyl]oxirane-2-carboxylate Chemical compound [Na+].C=1C=C(Cl)C=CC=1OCCCCCC[C@]1(C(=O)[O-])CO1 RPACBEVZENYWOL-XFULWGLBSA-M 0.000 description 5
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 5
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 4
- LEACJMVNYZDSKR-UHFFFAOYSA-N 2-octyldodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCC(CO)CCCCCCCC LEACJMVNYZDSKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-ol Chemical compound CCCCC(CC)CO YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- AIIAHNREQDTRFI-UHFFFAOYSA-N oxiran-2-ylmethanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC1CO1 AIIAHNREQDTRFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 1
- 239000004435 Oxo alcohol Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000004530 micro-emulsion Substances 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000012430 stability testing Methods 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N trioxidane Chemical compound OOO JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к композициям поверхностно-активных веществ, содержащим анионные поверхностно-активные вещества наряду с неионными поверхностно-активными веществами, и к использованию таких композиций в способах химического повышения нефтеотдачи пласта. В частности, композиция поверхностно-активного вещества относится к смесям анионных солей алкилалкоксилированных сульфатов и неионных этоксилатов спиртов для снижения межфазного натяжения для широкого спектра сырых нефтей с различными составами и плотностями в ходе способов химического повышения нефтеотдачи пласта в широком диапазоне температур и минерализации. Изобретение также относится к способу химического повышения нефтеотдачи пластов путем закачивания смесей солей алкилалкоксилированных сульфатов и этоксилатов спиртов.The present invention relates to surfactant compositions containing anionic surfactants along with nonionic surfactants, and to the use of such compositions in chemical enhanced oil recovery methods. In particular, the surfactant composition refers to mixtures of anionic salts of alkyl alkoxylated sulfates and nonionic alcohol ethoxylates for reducing interfacial tension for a wide range of crude oils with varying compositions and densities during chemical enhanced oil recovery processes over a wide range of temperatures and salinities. The invention also relates to a method for chemically enhancing oil recovery by injecting mixtures of salts of alkyl alkoxylated sulfates and alcohol ethoxylates.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION AND DISCUSSION OF THE BACKGROUND ART
За последние десятилетия разработаны различные способы добычи нефти из подземных пластов. Проблемы, возникающие при использовании методов химического повышения нефтеотдачи пластов (EOR), применяемых в пластах с высокой температурой/высокой минерализацией, обычно с использованием композиций поверхностно-активных веществ, часто связаны с нестабильностью растворов в водной среде. В условиях высокой температуры и/или высокой минерализации композиции поверхностно-активных веществ имеют тенденцию к разделению на фазы или выпадению в осадок, что приводит к снижению нефтеотдачи. Вспомогательные поверхностно-активные вещества и/или сорастворители могут использоваться для устранения нестабильности в водной среде. Однако добавление вспомогательных поверхностно-активных веществ и/или сорастворителей также может поставить под угрозу способность основного поверхностно-активного вещества снижать межфазное натяжение (IFT) на границе раздела вода/нефть до сверхнизких значений - необходимое требование для эффективной мобилизации нефти и, следовательно, добычи нефти.Over the past decades, various methods for extracting oil from underground formations have been developed. Problems encountered with chemical enhanced oil recovery (EOR) techniques applied to high temperature/high salinity formations, typically using surfactant formulations, are often associated with instability of solutions in aqueous environments. Under high temperature and/or high salinity conditions, surfactant compositions tend to phase separate or precipitate, resulting in reduced oil recovery. Co-surfactants and/or co-solvents can be used to correct instability in the aquatic environment. However, the addition of co-surfactants and/or co-solvents can also compromise the ability of the primary surfactant to reduce the interfacial tension (IFT) at the water/oil interface to ultra-low values - a necessary requirement for efficient oil mobilization and hence oil recovery .
В ряде прошлых исследований оценивались различные системы поверхностно-активных веществ для применения в пластах с высокой температурой и/или высокой минерализацией. Puerto et al. (2012) оценивались смеси алкоксилата глицидилсульфоната и внутреннего олефинсульфоната (IOS) при температурах до 120°C и минерализации до 21% NaCl, без присутствия двухвалентных катионов (таких как Ca2+, Mg2+ и т.д.) в воде. Однако общая концентрация поверхностно-активных веществ была, к сожалению, высокой и составляла 2% масс., и для подтверждения результатов не использовалась сырая нефть. Вместо этого, среднефазные микроэмульсии наблюдались с октаном в качестве модельного масла, без какого-либо указанного значения IFT. Оценивавшиеся поверхностно-активные вещества (алкоксилат глицидилсульфонаты) не являются доступными в качестве коммерческих продуктов и будут более дорогостоящими в производстве, чем соответствующие сульфаты или IOS.A number of past studies have evaluated various surfactant systems for use in high temperature and/or high salinity formations. Puerto et al. (2012) evaluated mixtures of glycidyl sulfonate alkoxylate and internal olefin sulfonate (IOS) at temperatures up to 120°C and salinity up to 21% NaCl, without the presence of divalent cations (such as Ca2+, Mg2+, etc.) in water. However, the total surfactant concentration was unfortunately high at 2 wt% and no crude oil was used to confirm the results. Instead, mid-phase microemulsions were observed with octane as a model oil, without any specified IFT value. The surfactants evaluated (alkoxylate glycidyl sulfonates) are not available as commercial products and would be more expensive to produce than the corresponding sulfates or IOS.
В другом исследовании Chou и Bae (1988) обсуждались композиции поверхностно-активных веществ для высокой минерализации, до 21%. Однако используемый насыщенный солевой раствор состоял только из NaCl, без присутствия двухвалентных катионов. Оценивалась не сырая нефть, а алкановые масла (С6 - С16). В других работах (Han et al., 2013; Ghosh and Obassi, 2013; Jabbar et al., 2017) определялись системы поверхностно-активных веществ, которые обладают стабильностью в водной среде со сверхнизкими значениями IFT или без них, отмечаемыми при высокой температуре и/или минерализации. Однако эти исследования проводились только на одной конкретной сырой нефти или алкановых маслах. Ни в одном из этих исследований не оценивалась и не идентифицировалась стабильная в водной среде система поверхностно-активных веществ, которая обеспечивает сверхнизкую величину IFT для ряда сырых нефтей, имеющих различные составы предельных углеводородов, ароматических соединений, смолистых веществ и асфальтенов (SARA) и различные плотности в диапазоне минерализаций и температур.Another study by Chou and Bae (1988) discussed surfactant formulations for high salinity, up to 21%. However, the brine solution used consisted only of NaCl, with no divalent cations present. It was not crude oil that was evaluated, but alkane oils (C6 - C16). Other studies (Han et al., 2013; Ghosh and Obassi, 2013; Jabbar et al., 2017) have identified surfactant systems that are stable in aqueous environments with ultra-low or no IFTs observed at high temperature and /or mineralization. However, these studies were only conducted on one specific crude oil or alkane oils. None of these studies have evaluated or identified an aquatic stable surfactant system that provides ultra-low IFT for a range of crude oils having different saturated hydrocarbons, aromatics, resins and asphaltenes (SARA) compositions and densities. in the range of mineralization and temperatures.
В ходе исследований известного уровня техники не удалось идентифицировать единую фазово-стабильную композицию, которая может давать сверхнизкую величину IFT для ряда сырых нефтей с различным составом и свойствами в широком диапазоне температур и минерализаций (см. US 4479894; US 2009/0111717 A1; US 4293428; US 2011/0059873 A1; US 4269271; US 5358045; и US 4077471).Prior art studies have failed to identify a single phase-stable composition that can produce ultra-low IFT for a range of crude oils with varying compositions and properties over a wide range of temperatures and salinities (see US 4,479,894; US 2009/0111717 A1; US 4,293,428 ; US 2011/0059873 A1; US 4269271; US 5358045;
В патенте US 9828815 B2 Baker Hughes описаны пенные текучие среды для условий высокой минерализации, использующие смеси поверхностно-активных веществ, состоящие из анионных поверхностно-активных веществ, сульфатов или сульфонатов, с неионными поверхностно-активными веществами в качестве одного из типов вспомогательного поверхностно-активного вещества. Несмотря на то, что в патенте утверждается, что такие текучие среды способны создавать IFT 10-1-10-3 мН/м для различных применений, включая повышение нефтеотдачи, патент не предоставляет экспериментальных доказательств или примеров для таких утверждений. Диапазон IFT упоминался без какого-либо указания на тип или свойства нефти. Композиции, используемые для примеров, не описаны, и результаты экспериментов применимы только к газлифтной эксплуатации.US Pat. No. 9,828,815 B2 Baker Hughes describes foam fluids for high salinity conditions using surfactant mixtures consisting of anionic surfactants, sulfates or sulfonates, with nonionic surfactants as one type of cosurfactant. substances. Although the patent claims that such fluids are capable of producing IFTs of 10 -1 -10 -3 mN/m for various applications, including enhanced oil recovery, the patent does not provide experimental evidence or examples for such claims. The IFT range was mentioned without any indication of the type or properties of the oil. The compositions used for the examples are not described, and the experimental results are applicable only to gas lift operation.
В US2011/0083847A1 также описаны смеси поверхностно-активных веществ для третичной добычи сырой нефти, но искомые сверхнизкие значения межфазного натяжения в широком диапазоне минерализации не получены.US2011/0083847A1 also describes surfactant mixtures for tertiary crude oil recovery, but the desired ultra-low interfacial tension values over a wide salinity range were not obtained.
Все патенты известного уровня техники, патентные публикации и непатентная литература, перечисленные в данной заявке, включены в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.All prior art patents, patent publications and non-patent literature listed in this application are incorporated herein by reference for all purposes.
ЗАДАЧА НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECTIVE OF THE PRESENT INVENTION
Преимущества описанных композиций по изобретению включают их использование при низких общих концентрациях поверхностно-активных веществ 0,5% масс. и менее в насыщенных солевых растворах, в диапазоне минерализаций до 15% (150000 ч/млн) общего содержания растворенных твердых веществ (TDS), включая до 1% двухвалентных катионов (10000 ч/млн) и температурах до 70°C. Композиции обеспечивают сверхнизкие значения IFT при 10-2 мН/м и менее для ряда тяжелых и легких сырых нефтей с различными свойствами (составом SARA и плотностями).Advantages of the described compositions of the invention include their use at low total surfactant concentrations of 0.5 wt%. and less in brine, in salinity ranges up to 15% (150,000 ppm) total dissolved solids (TDS), including up to 1% divalent cations (10,000 ppm) and temperatures up to 70°C. The compositions provide ultra-low IFT values of 10 -2 mN/m or less for a range of heavy and light crude oils with different properties (SARA composition and densities).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к композиции определенной группы анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с неионными поверхностно-активными веществами. В частности, настоящее изобретение относится к композиции анионных солей алкилалкоксилированных сульфатов и неионных этоксилатов спиртов для снижения межфазного натяжения с сырыми нефтями в ходе способов повышения нефтеотдачи пласта. Композиции могут эффективно применяться для широкого спектра сырых нефтей с различным составом и плотностью, и они стабильны при температурах до 70°C и минерализации до 15%, включая до 1% двухвалентных катионов.The present invention relates to a composition of a certain group of anionic surfactants in combination with nonionic surfactants. In particular, the present invention relates to a composition of anionic salts of alkyl alkoxy sulfates and nonionic alcohol ethoxylates for reducing interfacial tension with crude oils during enhanced oil recovery processes. The compositions can be effectively applied to a wide range of crude oils of varying composition and density, and are stable at temperatures up to 70°C and salinity up to 15%, including up to 1% divalent cations.
В настоящем изобретении предложено использование композиций поверхностно-активных веществ при химическом повышении нефтеотдачи пласта, при этом композиция содержит:The present invention proposes the use of surfactant compositions in chemical enhanced oil recovery, wherein the composition contains:
i) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата, где алкилалкоксилированный сульфат имеет структуру молекулы, как показано в [I]:i) an anionic salt of an alkyl alkoxy sulfate, wherein the alkyl alkoxy sulfate has a molecular structure as shown in [I]:
[I] [I]
гдеWhere
R представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 10-20 атомов углерода, предпочтительно 12-16 атомов углерода,R represents a linear, branched or mixture of linear and branched alkyl group having 10-20 carbon atoms, preferably 12-16 carbon atoms,
n=4-15,n=4-15,
m=0-10, более предпочтительно m=0.m=0-10, more preferably m=0.
M+ представляет собой ион щелочного металла, ион алканоламина, ион алкиламина или ион аммония; иM + represents an alkali metal ion, an alkanolamine ion, an alkylamine ion, or an ammonium ion; And
ii) неионный этоксилат спирта, где указанный этоксилат спирта имеет структуру молекулы, как показано в [II]:ii) a nonionic alcohol ethoxylate, wherein said alcohol ethoxylate has the molecular structure as shown in [II]:
[II] [II]
гдеWhere
R1 представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 8-24 атомов углерода, предпочтительно 12-24 атомов углерода, наиболее предпочтительно 20+ атомов углерода,R 1 represents a linear, branched or mixture of linear and branched alkyl group having 8-24 carbon atoms, preferably 12-24 carbon atoms, most preferably 20+ carbon atoms,
y=20-100, предпочтительно 40 < y ≤ 100, более предпочтительно 50 ≤ y ≤ 100.y=20-100, preferably 40 < y ≤ 100, more preferably 50 ≤ y ≤ 100.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения R представляет собой разветвленную алкильную группу, более предпочтительно разветвленную 2-алкильную группу.In a preferred embodiment of the invention, R represents a branched alkyl group, more preferably a branched 2-alkyl group.
Изобретение дополнительно иллюстрируется концентрациями поверхностно-активных веществ, где массовое отношение i)/ii) составляет от 6:1 до 1:6, более предпочтительно от 4:1 до 1:4, наиболее предпочтительно от 3:2 до 2:3.The invention is further illustrated by surfactant concentrations where the weight ratio i)/ii) is from 6:1 to 1:6, more preferably from 4:1 to 1:4, most preferably from 3:2 to 2:3.
Изобретение дополнительно иллюстрируется композициями поверхностно-активных веществ, в которых общая концентрация i) и ii) не превышает 0,5% масс. всей композиции.The invention is further illustrated by surfactant compositions in which the total concentration of i) and ii) does not exceed 0.5% by weight. the entire composition.
В дополнительном варианте осуществления изобретения композиция поверхностно-активного вещества снижает межфазное натяжение сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-1 мН/м или менее, более предпочтительно на уровне 10-2 мН/м или менее.In a further embodiment of the invention, the surfactant composition reduces the interfacial tension of the crude oil to ultra-low values of 10 -1 mN/m or less, more preferably 10 -2 mN/m or less.
Кроме того, композиция поверхностно-активного вещества способна снижать значения межфазного натяжения сырой нефти в насыщенных солевых растворах с минерализациями от 4% до 15% от общего содержания растворенных твердых веществ.In addition, the surfactant composition is capable of reducing interfacial tension values of crude oils in brines with salinities ranging from 4% to 15% of total dissolved solids.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ химического повышения нефтеотдачи подземного пласта, пройденного по меньшей мере одной нагнетательной скважиной и одной добывающей скважиной, включающий в себя:Another embodiment of the present invention is a method for chemically enhancing oil recovery of a subterranean formation penetrated by at least one injection well and one production well, comprising:
i) закачивание в нагнетательную скважину композиции поверхностно-активного вещества, благодаря чему указанная композиция поверхностно-активного вещества контактирует с сырой нефтью, присутствующей в указанном подземном пласте, для снижения межфазного натяжения указанной сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-2 мН/м или менее, причем указанная композиция поверхностно-активного вещества способна снижать значения межфазного натяжения при температурах до 70°C и при минерализации до 15% общего содержания растворенных твердых веществ, включая до 1% двухвалентных катионов, причем указанная композиция поверхностно-активного вещества содержит по меньшей мереi) injecting into an injection well a surfactant composition whereby said surfactant composition is contacted with crude oil present in said subterranean formation to reduce the interfacial tension of said crude oil to ultra-low values of 10 -2 mN/m or less, wherein said surfactant composition is capable of reducing interfacial tension values at temperatures up to 70° C. and at salinity of up to 15% total dissolved solids, including up to 1% divalent cations, wherein said surfactant composition contains at least
a) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата, где указанный алкилалкоксилированный сульфат имеет структуру молекулы, как показано в [I]:a) an anionic salt of an alkyl alkoxy sulfate, wherein said alkyl alkoxy sulfate has the molecular structure as shown in [I]:
[I] [I]
гдеWhere
R представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 10-20 атомов углерода, предпочтительно 12-16 атомов углерода,R represents a linear, branched or mixture of linear and branched alkyl group having 10-20 carbon atoms, preferably 12-16 carbon atoms,
n=4-15,n=4-15,
m=0-10,m=0-10,
M+ представляет собой ион щелочного металла, ион алканоламина, ион алкиламина или ион аммония; иM + represents an alkali metal ion, an alkanolamine ion, an alkylamine ion, or an ammonium ion; And
b) неионный этоксилат спирта, где указанный этоксилат спирта имеет структуру молекулы, как показано в [II]:b) a non-ionic alcohol ethoxylate, wherein said alcohol ethoxylate has the molecular structure as shown in [II]:
[II] [II]
гдеWhere
R1 представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 8-24 атомов углерода, предпочтительно 12-24 атомов углерода,R 1 represents a linear, branched or mixture of linear and branched alkyl group having 8-24 carbon atoms, preferably 12-24 carbon atoms,
y=20-100, предпочтительно 40 < y ≤ 100, более предпочтительно 50 ≤ y ≤ 100,y=20-100, preferably 40 < y ≤ 100, more preferably 50 ≤ y ≤ 100,
ii) извлечение сырой нефти из подземного пласта из добывающей скважины.ii) extraction of crude oil from a subterranean reservoir from a production well.
Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания.These and other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг.1 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе композиций соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) с тяжелой сырой нефтью (сырая нефть H1) в диапазоне температур 25-60°C.Figure 1 shows dynamic IFT in 4% TDS brine of MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO sulfate salt (0.4 wt%) and cosurfactant (0.1 wt%) compositions with heavy crude oil (H1 crude oil) in the temperature range 25-60°C.
На фиг.2 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) с легкой сырой нефтью (сырая нефть L1) в диапазоне температур 25-60 °C.Figure 2 shows dynamic IFT in a 4% TDS brine solution of MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO sulfate (0.4 wt%) and cosurfactant (0.1 wt%) with light crude oil. (crude oil L1) in the temperature range 25-60 °C.
На фиг.3 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) для различных сырых нефтей при 25°C.Figure 3 shows dynamic IFT in a 4% TDS brine solution of MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO sulfate (0.4% wt) and cosurfactant (0.1% wt) for various crude oils. at 25°C.
На фиг.4 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) для различных сырых нефтей при 40°C.Figure 4 shows dynamic IFT in a 4% TDS brine solution of MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO sulfate (0.4 wt%) and cosurfactant (0.1 wt%) for various crude oils. at 40°C.
На фиг.5 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) для различных сырых нефтей при 60°C.Figure 5 shows dynamic IFT in a 4% TDS brine solution of MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO sulfate (0.4% wt) and cosurfactant (0.1% wt) for various crude oils. at 60°C.
На фиг.6A показано динамическое IFT соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат и поверхностно-активного вещества 1 при различных соотношениях концентраций поверхностно-активных веществ в 4% TDS насыщенном солевом растворе для сырой нефти H1 при 25°C.Figure 6A shows the dynamic IFT of MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO sulfate salt and surfactant 1 at various surfactant concentration ratios in 4% TDS brine for H1 crude oil at 25°C.
На фиг.6B показано динамическое IFT соли MIPA ISOFOL C16-8PO сульфат и поверхностно-активного вещества 1 при различных соотношениях концентраций поверхностно-активных веществ в 4% TDS насыщенном солевом растворе для сырой нефти H1 при 25°C.Figure 6B shows the dynamic IFT of MIPA salt ISOFOL C16-8PO sulfate and surfactant 1 at various surfactant concentration ratios in 4% TDS brine for H1 crude oil at 25°C.
На фиг.7 показано динамическое IFT в 11,8% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-4 PO сульфат (0,25% масс.) и поверхностно-активного вещества 1 (0,25% масс.) для различных сырых нефтей при 25-40°C.Figure 7 shows dynamic IFT in a 11.8% TDS brine solution of MIPA ISALCHEM C12/C13-4 PO sulfate (0.25 wt%) and surfactant 1 (0.25 wt%) for various crude oils at 25-40°C.
На фиг.8 показано динамическое IFT в 11,8% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-4 PO сульфат (0,25% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,25% масс.) для различных сырых нефтей при 40°C.Figure 8 shows dynamic IFT in a 11.8% TDS brine solution of MIPA ISALCHEM C12/C13-4 PO sulfate (0.25 wt%) and cosurfactant (0.25 wt%) for various crude oils at 40°C.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED IMPLEMENTATION OPTIONS
Композиции поверхностно-активных веществ настоящего изобретения обеспечивают стабильные в водной среде растворы в диапазоне температур и минерализаций и создают сверхнизкие межфазные натяжения с очень широким спектром сырых нефтей. Эффективность этих композиций может быть улучшена путем приведения в соответствие гидрофобных структур, наряду с числом PO и/или ЕО звеньев как анионных, так и неионных структур, к потребностям конкретной скважины.The surfactant compositions of the present invention provide aqueous stable solutions over a range of temperatures and salinities and produce ultra-low interfacial tensions with a very wide range of crude oils. The performance of these compositions can be improved by matching the hydrophobic structures, along with the number of PO and/or EO units of both anionic and nonionic structures, to the needs of a particular well.
МатериалыMaterials
Поверхностно-активные вещества, используемые для приготовления композиций поверхностно-активных веществ примеров, представляют собой смеси анионных и неионных поверхностно-активных веществ. Специально оценивавшиеся анионные поверхностно-активные вещества представляют собой, в частности, метилизопропиламиновые (MIPA) и натриевые (Na) соли алкилалкоксилированных сульфатов, и включают, без ограничения, структуры поверхностно-активных веществ, полученные из спиртов с пропокси (PO) и/или этокси (EO) звеньями, как описано в таблице 1.The surfactants used to prepare the surfactant compositions of the examples are mixtures of anionic and nonionic surfactants. Anionic surfactants specifically evaluated are, in particular, methyl isopropylamine (MIPA) and sodium (Na) salts of alkyl alkoxylated sulfates, and include, but are not limited to, surfactant structures derived from propoxy (PO) and/or ethoxy alcohols (EO) links as described in Table 1.
Таблица 1: Структуры анионных алкилалкоксилированных сульфатных солей Table 1: Structures of anionic alkylalkoxylated sulfate salts
Использованные неионные вспомогательные поверхностно-активные вещества представляют собой алкоксилированные спирты, в частности этоксилированные спирты. Подходящие спирты, которые могут использоваться для синтеза описанных выше алкоксилированных спиртов, включают, без ограничения, линейные спирты, такие как линейные С6 спирты (например, ALFOL 6) и C20+ спирты (например, ALFOL 20+), и разветвленные спирты, такие как 2-алкил-1-алканолы (спирты Гербе, например, ISOFOL 12 и ISOFOL 20), и изотридециловые спирты (например, MARLIPAL О13, С13 оксоспирт). Все примеры, представленные торговыми наименованиями, продаются компанией Sasol Performance Chemicals.The non-ionic co-surfactants used are alkoxylated alcohols, in particular ethoxylated alcohols. Suitable alcohols that can be used to synthesize the alkoxylated alcohols described above include, but are not limited to, linear alcohols such as linear C6 alcohols (eg, ALFOL 6) and C20+ alcohols (eg, ALFOL 20+), and branched alcohols such as 2 -alkyl-1-alkanols (Gerbet alcohols, e.g. ISOFOL 12 and ISOFOL 20), and isotridecyl alcohols (e.g. MARLIPAL O13, C13 oxoalcohol). All examples provided by trade names are sold by Sasol Performance Chemicals.
Таблица 2: Структуры неионных этоксилированных спиртов. Table 2: Structures of nonionic ethoxylated alcohols.
(изотридеканол)iTDA
(isotridecanol)
(изотридеканол)iTDA
(isotridecanol)
(изотридеканол)iTDA
(isotridecanol)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬEXPERIMENTAL PART
Насыщенные солевые растворы, использованные в данном исследовании, имеют состав и общее содержание растворенных твердых веществ (TDS), показанные в таблице 3. Насыщенный солевой раствор А, насыщенный солевой раствор В и насыщенный солевой раствор С имеют общую концентрацию двухвалентных ионов - 4%, 11,8% и 15%, соответственно.The brines used in this study have the composition and total dissolved solids (TDS) content shown in Table 3. Brine A, brine B, and brine C have a total divalent ion concentration of 4%, 11 .8% and 15%, respectively.
Таблица 3. Состав используемых насыщенных солевых растворов. Table 3. Composition of the saturated salt solutions used.
(a) Насыщенный солевой раствор А с 4% TDS(a) Saturated saline solution A with 4% TDS
(b) Насыщенный солевой раствор B с 11,8% TDS(b) Saline B with 11.8% TDS
(c) Насыщенный солевой раствор C с 15% TDS(c) Sat. C solution with 15% TDS
Сырые нефти, использовавшиеся в данном исследовании, имеют составы и плотности, приведенные в таблице 4. Используемые здесь термины «тяжелая сырая нефть» и «легкая сырая нефть» имеют следующие значения:The crude oils used in this study have the compositions and densities shown in Table 4. As used herein, the terms “heavy crude oil” and “light crude oil” have the following meanings:
- тяжелая сырая нефть представляет собой сырую нефть, которая имеет менее 30% масс. углеводородов, имеющих углеродные цепи менее чем С15, и плотность в градусах API ниже 30°; и- heavy crude oil is crude oil that has less than 30% by weight. hydrocarbons having carbon chains less than C15 and API gravity below 30°; And
- легкая сырая нефть представляет собой сырую нефть, которая имеет 30% масс. или более углеводородов, имеющих углеродные цепи менее чем С15, и плотность в градусах API на уровне 30° или выше.- light crude oil is crude oil that has 30% wt. or more hydrocarbons having carbon chains less than C15 and an API gravity of 30° or greater.
Таблица 4. Состав и плотность использовавшихся сырых нефтей. Table 4 . Composition and density of the crude oils used.
(а) Тяжелые сырые нефти(a) Heavy crude oils
<C15<C15
ПредельныеLimit
АроматическиеAromatic
СмолыResins
АсфальтеныAsphaltenes
(b) Легкие сырые нефти(b) Light crude oils
<C15<C15
ПредельныеLimit
АроматическиеAromatic
СмолыResins
АсфальтеныAsphaltenes
Экспериментальные методыExperimental methods
Приготовление образцаSample preparation
Исходные растворы 10% каждого из анионных сульфатов и неионных этоксилатов спирта (АЕ) в воде Nanopure получали до приготовления композиции.Stock solutions of 10% each of anionic sulfates and nonionic alcohol ethoxylates (AE) in Nanopure water were prepared prior to formulation.
Композиции впоследствии приводили к желаемой концентрации каждого поверхностно-активного вещества из исходных растворов в каждом из насыщенных солевых растворов, перечисленных в таблице 3. Концентрация анионного сульфата в композиции предпочтительно варьирует в диапазоне 0,15-0,4% масс. Концентрация неионного этоксилата в композиции предпочтительно варьирует в диапазоне 0,1-0,35% масс. Общую концентрацию поверхностно-активного вещества в композиции поддерживали постоянной на уровне 0,5% масс.The compositions are subsequently adjusted to the desired concentration of each surfactant from the stock solutions in each of the brines listed in Table 3. The concentration of anionic sulfate in the composition preferably varies in the range of 0.15-0.4 wt%. The concentration of nonionic ethoxylate in the composition preferably varies in the range of 0.1-0.35 wt%. The total surfactant concentration in the composition was kept constant at 0.5 wt%.
Испытание на стабильность в водной средеAquatic stability test
Подготовленные композиции помещали в печь при температуре в диапазоне 25-70 °C на период времени по меньшей мере 3 месяца. Композиции в течение длительного времени визуально проверяли на предмет какого-либо разделения фаз (РФ), помутнения и выпадения осадка. Композиции, которые показывали признаки разделения фаз, помутнения или выпадения осадка, не проходили испытание на стабильность в водной среде. Композиции, которые оставались прозрачными с течением времени, проходили испытание на стабильность в водной среде.The prepared compositions were placed in an oven at a temperature in the range of 25-70 °C for a period of at least 3 months. The compositions were visually inspected over a long period of time for any phase separation (PS), turbidity, or precipitation. Compositions that showed signs of phase separation, cloudiness, or precipitation were not tested for stability in an aqueous environment. Compositions that remained clear over time were tested for stability in an aqueous environment.
Если не указано иное, во всей данной заявке испытания на стабильность в водной среде проводились в соответствии со способом, описанным выше.Unless otherwise stated, throughout this application, aqueous stability tests were conducted in accordance with the method described above.
Измерение динамического IFTDynamic IFT measurement
Для композиций, прошедших испытание на стабильность в водной среде, измеряли динамическое IFT для каждой из сырых нефтей таблицы 4 при различных температурах, используя тензиометр DataPhysics для измерения межфазного натяжения. Капиллярную трубку заполняли ~2 мл более плотной фазы, которая представляла собой композицию поверхностно-активного вещества. Нефть в количестве 2-3 мкл, которая представляла собой менее плотную фазу, вводили в капиллярную трубку, заполненную раствором поверхностно-активного вещества, с формированием капли. Затем капиллярную трубку вставляли во вращающийся отсек прибора. Когда трубка вращалась, капля нефти начинала растягиваться и создавалось значение IFT. IFT постепенно изменялось сначала и в большинстве случаев становилось постоянным через 15 мин. Как только значение IFT становилось постоянным, его регистрировали.For compositions tested for aqueous stability, dynamic IFT was measured for each of the crude oils in Table 4 at various temperatures using a DataPhysics interfacial tension tensiometer. The capillary tube was filled with ~2 ml of a denser phase, which was a surfactant composition. Oil in an amount of 2-3 μl, which was a less dense phase, was introduced into a capillary tube filled with a surfactant solution to form a drop. The capillary tube was then inserted into the rotating compartment of the device. As the tube rotated, the oil droplet began to stretch and an IFT value was created. IFT changed gradually at first and in most cases became constant after 15 min. Once the IFT value became constant, it was recorded.
Если не указано иное, во всей данной заявке измерения динамического IFT проводились в соответствии со способом, описанным выше.Unless otherwise stated, throughout this application, dynamic IFT measurements were performed in accordance with the method described above.
Результатыresults
Композиции, содержащие только анионные поверхностно-активные вещества, а именно соли алкилпропоксиэтоксисульфатов, описанные в данном изобретении, полученные в насыщенных солевых растворах, перечисленных в таблице 3, не прошли испытание на стабильность в водной среде в диапазоне температур 25-70 °C. Поэтому для улучшения стабильности в водной среде анионных сульфатных поверхностно-активных веществ требовалось вспомогательное поверхностно-активное вещество (неионное поверхностно-активное вещество).Compositions containing only anionic surfactants, namely the alkylpropoxyethoxy sulfate salts described in this invention, prepared in the saturated salt solutions listed in Table 3, have not been tested for stability in an aqueous environment in the temperature range of 25-70 °C. Therefore, a co-surfactant (non-ionic surfactant) was required to improve the aqueous stability of anionic sulfate surfactants.
Эксперимент 1 : Испытания на стабильность в водной среде (композиций из анионных и неионных поверхностно-активных веществ) Experiment 1 : Aqueous stability tests (compositions of anionic and nonionic surfactants)
Стабильность в водной среде композиций анионного поверхностно-активного вещества, а именно соли MIPA C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.), и различных неионных этоксилатов спирта (AE) в качестве вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) оценивали в диапазоне температур 25-60 °C в 4% TDS насыщенном солевом растворе. Результаты показаны в таблице 5.Aqueous stability of anionic surfactant compositions, namely MIPA C12/C13-8 PO sulfate salt (0.4% wt), and various nonionic alcohol ethoxylates (AE) cosurfactants (0.1 % wt) were assessed over a temperature range of 25–60 °C in 4% TDS saturated saline. The results are shown in Table 5.
Таблица 5. Стабильность в водной среде 0,4% масс. соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8PO сульфата и 0,1% масс. вспомогательного поверхностно-активного вещества в 4% TDS насыщенном солевом растворе (РФ/мутный=раствор разделяется на фазы и становится мутным при перемешивании). Table 5 . Stability in aqueous environment 0.4% wt. salts MIPA ISALCHEM C12/C13-8PO sulfate and 0.1% wt. co-surfactant in 4% TDS saturated saline (RF/cloudy=solution separates into phases and becomes cloudy when stirred).
тяжелая цепь2-alkyl branched,
heavy chain
(изотридеканол)iTDA
(isotridecanol)
6ALFOL
6
(изотридеканол)iTDA
(isotridecanol)
(изотридеканол)iTDA
(isotridecanol)
Как видно из таблицы 5, композиции с AE с короткой цепью (C6), содержащие 15 и 50 EO звеньев (поверхностно-активное вещество 7 и поверхностно-активное вещество 10) в качестве вспомогательного поверхностно-активного вещества, не прошли испытание на стабильность в водной среде при 60°C. Композиции с AE со средней цепью (C12/С13), содержащие 30 и менее EO звеньев (поверхностно-активное вещество 8, поверхностно-активное вещество 9 и поверхностно-активное вещество 10), также не прошли испытание на стабильность в водной среде при 60°C. Композиции, использующие AE со средней цепью, содержащие 50 EO звеньев, и AE с длинной тяжелой цепью, содержащие 25 и более EO звеньев, прошли испытание на стабильность в водной среде во всем диапазоне температур.As can be seen in Table 5, short chain AE (C6) formulations containing 15 and 50 EO units (surfactant 7 and surfactant 10) as co-surfactant failed the aqueous stability test. environment at 60°C. Medium chain AE (C12/C13) formulations containing 30 or fewer EO units (surfactant 8, surfactant 9, and surfactant 10) also failed aqueous stability testing at 60°C C. Formulations using medium chain AE containing 50 EO units and long heavy chain AE containing 25 or more EO units were tested for stability in aqueous media over the entire temperature range.
ЭКСПЕРИМЕНТ 2 : Определение значений динамического межфазного натяжения (IFT) (различные виды сырой нефти) EXPERIMENT 2 : Determination of dynamic interfacial tension (IFT) values (various crude oils)
Для композиций с использованием поверхностно-активных веществ с 1 по 6, (поскольку они прошли испытания на стабильность в водной среде до 70°C) измеряли динамическое IFT для различных сырых нефтей при разных температурах.For compositions using surfactants 1 to 6, (since they were tested for stability in aqueous environments up to 70°C), the dynamic IFT was measured for various crude oils at different temperatures.
Эксперимент 2.1:Experiment 2.1:
Значения динамического IFT для композиций, содержащих поверхностно-активные вещества 1-6 (0,1% масс.) вместе с анионным поверхностно-активным веществом ISALCHEM C12/13-8PO сульфатной солью MIPA (0,4% масс.), определяли в тяжелой сырой нефти (H1) в диапазоне температур 25-60 °C (4% TDS насыщенный солевой раствор). Результаты показаны на фиг.1.Dynamic IFT values for formulations containing surfactants 1-6 (0.1 wt%) together with the anionic surfactant ISALCHEM C12/13-8PO sulfate salt MIPA (0.4 wt%) were determined in heavy crude oil (H1) in the temperature range 25-60 °C (4% TDS brine). The results are shown in Figure 1.
Композиции, использующие вспомогательные поверхностно-активные вещества с длинной тяжелой цепью с 25 и 50 EO звеньями (поверхностно-активные вещества с 1 по 4), давали сверхнизкое IFT (<0,01 мН/м) для тяжелой сырой нефти (сырая нефть H1) при всех температурах в диапазоне 25-60 °C. Композиции, использующие вспомогательные поверхностно-активные вещества со средней цепью с 50 EO звеньями (поверхностно-активное вещество 5 и поверхностно-активное вещество 6), не смогли создать сверхнизкое IFT для сырой нефти H1, как видно на фиг.1.Formulations using long heavy chain co-surfactants with 25 and 50 EO units (surfactants 1 to 4) gave ultra-low IFT (<0.01 mN/m) for heavy crude oil (H1 crude oil) at all temperatures in the range 25-60 °C. Formulations using medium chain co-surfactants with 50 EO units (surfactant 5 and surfactant 6) failed to produce ultra-low IFT for H1 crude oil as seen in FIG. 1.
Эксперимент 2.2:Experiment 2.2:
В дополнение к этому, значения динамического IFT для композиций, содержащих поверхностно-активные вещества 1-6 (0,1% масс.) вместе с анионным поверхностно-активным веществом ISALCHEM C12/13-8PO сульфатной солью MIPA (0,4% масс.), оценивали в легкой сырой нефти (L1) в диапазоне температур 25-60 °C (4% TDS насыщенный солевой раствор). Результаты показаны на фиг.2.In addition, dynamic IFT values for compositions containing surfactants 1-6 (0.1 wt.%) together with the anionic surfactant ISALCHEM C12/13-8PO sulfate salt MIPA (0.4 wt. %). ), evaluated in light crude oil (L1) over a temperature range of 25-60 °C (4% TDS brine). The results are shown in Figure 2.
Только поверхностно-активное вещество 5 и поверхностно-активное вещество 6 (вспомогательные поверхностно-активные вещества со средней цепью с 50 EO звеньями) смогли создать сверхнизкое IFT для легкой сырой нефти (сырая нефть L1) во всем диапазоне температур, как показано на фиг.2.Only surfactant 5 and surfactant 6 (medium chain co-surfactants with 50 EO units) were able to produce ultra-low IFT for light crude oil (L1 crude oil) over the entire temperature range, as shown in Fig. 2 .
Эксперимент 2.3:Experiment 2.3:
В целях дальнейшего подтверждения результатов, полученных в экспериментах 2.1 и 2.2, значения динамического IFT для композиций, содержащих поверхностно-активные вещества 1, 4, 5 и 6 (0,1% масс.) вместе с анионным поверхностно-активным веществом ISALCHEM C12/13-8PO сульфатной солью MIPA (0,4% масс.), оценивали в различных сырых нефтях в диапазоне температур 25-60 °C (4% TDS насыщенный солевой раствор). Результаты показаны на фиг.3 - фиг.5.To further confirm the results obtained in Experiments 2.1 and 2.2, the dynamic IFT values for formulations containing surfactants 1, 4, 5 and 6 (0.1 wt.%) together with the anionic surfactant ISALCHEM C12/13 -8PO MIPA sulfate salt (0.4% wt) was evaluated in various crude oils over the temperature range 25-60 °C (4% TDS brine). The results are shown in Fig.3 - Fig.5.
Результаты IFT, представленные на фиг.3 - фиг.5, дополнительно подтверждают выводы о том, что поверхностно-активные вещества с 1 по 4 способны создавать сверхнизкое IFT для тяжелых сырых нефтей, и поверхностно-активное вещество 5 и поверхностно-активное вещество 6 способны создавать сверхнизкое IFT для легких сырых нефтей в диапазоне температур 25-60 °C.The IFT results presented in Figure 3 - Figure 5 further support the findings that surfactants 1 to 4 are capable of producing ultra-low IFT for heavy crude oils, and both surfactant 5 and surfactant 6 are capable create ultra-low IFT for light crude oils in the temperature range 25-60 °C.
ЭКСПЕРИМЕНТ 3: Влияние соотношения смешивания анионных и неионных поверхностно-активных веществ на стабильность в водной среде и значения IFT EXPERIMENT 3: Effect of mixing ratio of anionic and nonionic surfactants on aqueous stability and IFT values
С целью продемонстрировать влияние различных соотношений смешивания между анионными и неионными поверхностно-активными веществами на стабильность в водной среде и значения IFT, оценивали два анионных поверхностно-активных вещества, а именно соли MIPA ISALCHEM C12/13-8PO сульфат и ISOFOL C16-8PO сульфат, вместе с неионным поверхностно-активным веществом 1.In order to demonstrate the effect of different mixing ratios between anionic and non-ionic surfactants on aqueous stability and IFT values, two anionic surfactants, namely the salts MIPA ISALCHEM C12/13-8PO sulfate and ISOFOL C16-8PO sulfate, were evaluated. together with nonionic surfactant 1.
Эксперимент 3.1: Испытания на стабильность в водной среде Experiment 3.1: Aquatic stability tests
Стабильность в водной среде композиции анионного поверхностно-активного вещества ISALCHEM C12/13-8PO сульфат (соль MIPA) и поверхностно-активного вещества 1 (в различных соотношениях) определяли в насыщенном солевом растворе с 4% TDS при температурах 25-70 °C. Результаты показаны в таблице 6.The aqueous stability of the anionic surfactant composition ISALCHEM C12/13-8PO sulfate (MIPA salt) and surfactant 1 (in various proportions) was determined in saturated saline with 4% TDS at temperatures of 25-70 °C. The results are shown in Table 6.
Таблица 6. Стабильность в водной среде смесей анионного сульфата и неионного этоксилированного спирта при различных соотношениях поверхностно-активных веществ в насыщенном солевом растворе с 4% TDS при температуре до 70°C. Table 6. Aqueous stability of mixtures of anionic sulfate and nonionic ethoxylated alcohol at various surfactant ratios in 4% TDS brine at temperatures up to 70°C.
(а) Анионный сульфат представляет собой соль MIPA ISALCHEM C12/C13-8PO сульфат(a) Anionic sulfate is a salt of MIPA ISALCHEM C12/C13-8PO sulfate
% масс.% wt.
(b) Анионный сульфат представляет собой соль MIPA ISOFOL C16-8PO сульфат(b) The anionic sulfate is the salt of MIPA ISOFOL C16-8PO sulfate
% масс.% wt.
Без вспомогательного поверхностно-активного вещества раствор анионного сульфата с концентрацией 0,5% масс. в 4% TDS насыщенном солевом растворе был мутным при температуре от 25°C до 70°C. Смеси анионного/неионного поверхностно-активного вещества были прозрачными только тогда, когда концентрация неионного поверхностно-активного вещества составляла 0,1% масс. или более при общей концентрации поверхностно-активных веществ 0,5% масс.Without an auxiliary surfactant, an anionic sulfate solution with a concentration of 0.5% wt. in 4% TDS brine was cloudy at temperatures between 25°C and 70°C. Anionic/nonionic surfactant mixtures were clear only when the nonionic surfactant concentration was 0.1 wt%. or more with a total surfactant concentration of 0.5% wt.
Эксперимент 3.2: Определение значений IFT для различных соотношений поверхностно-активных веществ в тяжелой сырой нефти Experiment 3.2: Determination of IFT values for different surfactant ratios in heavy crude oils
Значения динамического IFT в тяжелой сырой нефти (сырая нефть Н1) композиции анионного поверхностно-активного вещества ISALCHEM C12/13-8PO сульфат (соль MIPA) и поверхностно-активного вещества 1 (в различных соотношениях) определяли в насыщенном солевом растворе с 4% TDS при 25°C. Результаты показаны на фиг.6.Dynamic IFT values in heavy crude oil (H1 crude oil) composition of anionic surfactant ISALCHEM C12/13-8PO sulfate (MIPA salt) and surfactant 1 (in various ratios) were determined in brine with 4% TDS at 25°C. The results are shown in Figure 6.
На фиг.6 показано, что на динамическое IFT для сырой нефти Н1 влияет соотношение анионное/неионное поверхностно-активное вещество. Для MIPA соли ISALCHEM C12/C13-8PO сульфат IFT являлось самым низким при соотношении анионное/неионное поверхностно-активное вещество 0,4% масс./0,1% масс., в то время как соотношение составляло 0,35% масс./0,15% масс. для MIPA соли ISOFOL C16-8PO сульфат.Figure 6 shows that the dynamic IFT for H1 crude oil is affected by the anionic/nonionic surfactant ratio. For MIPA salt ISALCHEM C12/C13-8PO sulfate IFT was lowest at an anionic/nonionic surfactant ratio of 0.4 wt%/0.1 wt%, while the ratio was 0.35 wt%. 0.15% wt. for MIPA salt ISOFOL C16-8PO sulfate.
Эксперимент 3.3: Значения IFT в насыщенном солевом растворе с высоким % TDS в различных сырых нефтях Experiment 3.3: High % TDS brine IFT values in various crude oils
a) Значения динамического IFT для смеси 0,25% масс. анионного поверхностно-активного вещества (ISALCHEM C12/C13-4PO сульфат, соль MIPA)/0,25% масс. неионного поверхностно-активного вещества (поверхностно-активное вещество 1) оценивали с различными сырыми нефтями при температурах 25°С и 40°C с использованием насыщенного солевого раствора с 11,8% TDS. Результаты показаны на фиг.7.a) Dynamic IFT values for a mixture of 0.25 wt%. anionic surfactant (ISALCHEM C12/C13-4PO sulfate, MIPA salt)/0.25% wt. nonionic surfactant (surfactant 1) was evaluated with various crude oils at temperatures of 25°C and 40°C using saturated saline with 11.8% TDS. The results are shown in Fig. 7.
На фиг.7 показано, что композиция MIPA соли ISALCHEM C12/13-4PO (0,25% масс.) и поверхностно-активного вещества 1 (0,25% масс.) в насыщенном солевом растворе с 11,8% TDS для различных сырых нефтей при 25°С и 40°C позволила получить сверхнизкие значения IFT.Figure 7 shows that the MIPA composition of ISALCHEM C12/13-4PO salt (0.25% wt) and surfactant 1 (0.25% wt) in brine with 11.8% TDS for various crude oils at 25°C and 40°C allowed us to obtain ultra-low IFT values.
b) Значения динамического IFT для смеси 0,25% масс. анионного поверхностно-активного вещества (ISALCHEM C12/C13-4PO сульфат, соль MIPA) и различных неионных поверхностно-активных веществ (поверхностно-активное вещество 1, 5 и 6 - все в концентрации 0,25% масс.) оценивали с тяжелыми сырыми нефтями (сырая нефть Н1 и Н2) при температурах 40°C, с использованием насыщенного солевого раствора с 11,8% TDS. Результаты показаны на фиг.8.b) Dynamic IFT values for a mixture of 0.25 wt.%. anionic surfactant (ISALCHEM C12/C13-4PO sulfate, MIPA salt) and various non-ionic surfactants (surfactant 1, 5 and 6 - all at 0.25 wt% concentration) were evaluated with heavy crude oils (crude oil H1 and H2) at temperatures of 40°C, using saturated brine with 11.8% TDS. The results are shown in Fig. 8.
Неионное поверхностно-активное вещество 1 давало сверхнизкое значение IFT в условиях, описанных выше.Nonionic surfactant 1 gave ultra-low IFT under the conditions described above.
В дополнение к подробным экспериментам, описанным выше, изобретение было дополнительно проиллюстрировано в расширенном диапазоне экспериментальных условий для различных комбинаций поверхностно-активных веществ/соотношений поверхностно-активных веществ в тяжелых и легких сырых нефтях. Результаты для различных анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с поверхностно-активным веществом 1 (в частности, ALFOL C20+ 50EO) обобщены в таблице 7.1 ниже (Эксп. 4-9). Таблица 7.2 дополнительно иллюстрирует изменения комбинаций поверхностно-активных веществ и различных условий (Эксп. 10-15). Стабильность в водной среде и динамические межфазные натяжения оценивались в соответствии с общими методиками, описанными ранее.In addition to the detailed experiments described above, the invention was further illustrated under an expanded range of experimental conditions for various surfactant combinations/surfactant ratios in heavy and light crude oils. The results for various anionic surfactants in combination with surfactant 1 (specifically ALFOL C20+ 50EO) are summarized in Table 7.1 below (Exp. 4-9). Table 7.2 further illustrates the variations of surfactant combinations and different conditions (Exp. 10-15). Aqueous stability and dynamic interfacial tensions were assessed according to the general procedures described previously.
Таблица 7.1: Обобщенные результаты для различных анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с поверхностно-активным веществом 1 (в частности, ALFOL C20+ 50EO), проиллюстрированные в широком диапазоне экспериментальных условий в тяжелой и легкой сырой нефти Table 7.1 : Summary of results for various anionic surfactants in combination with surfactant 1 (specifically ALFOL C20+ 50EO), illustrated over a wide range of experimental conditions in heavy and light crude oils
(%)(%)
Таблица 7.2: Обобщенные результаты для различных анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с различными неионными поверхностно-активными веществами, проиллюстрированные в широком диапазоне экспериментальных условий в тяжелой и легкой сырой нефти Table 7.2: Summary of results for various anionic surfactants in combination with various nonionic surfactants, illustrated over a wide range of experimental conditions in heavy and light crude oils
(%)(%)
мутныйtransparent
turbid
Таблицы 7.1 и 7.2 иллюстрируют превосходные характеристики композиций поверхностно-активных веществ изобретения, в частности, относительно стабильности в водной среде и сверхнизких значений IFT, полученных в широком диапазоне температур, минерализаций и концентраций.Tables 7.1 and 7.2 illustrate the superior performance of the surfactant compositions of the invention, particularly with respect to aqueous stability and ultra-low IFT values obtained over a wide range of temperatures, salinities and concentrations.
Цитированная литератураLiterature Cited
Puerto, M., Hirasaki, G.J., Miller, C.A. et al. 2012. Surfactant Systems for EOR in High-Temperature, High-Salinity Environments. SPE Journal, 17 (1), 11-19. https://doi.org/10.2118/129675-PA.Puerto, M., Hirasaki, G.J., Miller, C.A. et al. 2012. Surfactant Systems for EOR in High-Temperature, High-Salinity Environments. SPE Journal, 17(1), 11-19. https://doi.org/10.2118/129675-PA.
Chou, S.I., Bae, J.H. 1988. Phase-Behavior Correlation for High-Salinity Surfactant Formulations. SPE Reservoir Engineering, 3 (3), 778-90. https://doi.org/10.2118/14913-PA.Chou, S.I., Bae, J.H. 1988. Phase-Behavior Correlation for High-Salinity Surfactant Formulations. SPE Reservoir Engineering, 3(3), 778-90. https://doi.org/10.2118/14913-PA.
Han, M., AlSofi, A., Fuseni, A. et al. 2013. Development of Chemical EOR Formula- tions for a High Temperature and High Salinity Carbonate Reservoir. International Petroleum Technology Conference, Beijing, China, 26-28 March. https://doi.org/10.2523/IPTC-17084-MS.Han, M., AlSofi, A., Fuseni, A. et al. 2013. Development of Chemical EOR Formulations for a High Temperature and High Salinity Carbonate Reservoir. International Petroleum Technology Conference, Beijing, China, 26-28 March. https://doi.org/10.2523/IPTC-17084-MS.
Ghosh B. and Obassi, D. 2013. Eco-Friendly Surfactant for EOR in High Tempera- ture, High Salinity Carbonate Reservoir. SPE Enhanced Oil Recovery Conference, Kuala Lumpur, Malaysia, 2-4 July. https://doi.org/10.2118/165219- MS.Ghosh B. and Obassi, D. 2013. Eco-Friendly Surfactant for EOR in High Temperature, High Salinity Carbonate Reservoir. SPE Enhanced Oil Recovery Conference, Kuala Lumpur, Malaysia, 2-4 July. https://doi.org/10.2118/165219- MS.
Jabbar, M.Y., Sowaidi, A.A., Obeidli, A.A. et al. 2017. Chemical Formulation Design in High Salinity, High Temperature Carbonate Reservoir for a Super Giant Offshore Field in Middle East. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference, Abu Dhabi, UAE, 13-16 November. https://doi.org/10.2118/188604- MS.Jabbar, M.Y., Sowaidi, A.A., Obeidli, A.A. et al. 2017. Chemical Formulation Design in High Salinity, High Temperature Carbonate Reservoir for a Super Giant Offshore Field in Middle East. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference, Abu Dhabi, UAE, 13-16 November. https://doi.org/10.2118/188604- MS.
Claims (43)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/842,663 | 2019-05-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021135346A RU2021135346A (en) | 2023-06-05 |
| RU2818192C2 true RU2818192C2 (en) | 2024-04-25 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4477372A (en) * | 1982-05-13 | 1984-10-16 | Henkel Corporation | Anionic nonionic surfactant mixture |
| SU1419527A3 (en) * | 1983-04-04 | 1988-08-23 | Лион Корпорейшн (Фирма) | Method of extracting petroleum from oil-bearing underground beds |
| US20110083847A1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-14 | Basf Se | Process for tertiary mineral oil production using surfactant mixtures |
| RU2453576C2 (en) * | 2005-12-07 | 2012-06-20 | Акцо Нобель Н.В. | High temperature lubricating agent for updating viscosity of low- and high-density brines |
| US8237001B2 (en) * | 2007-12-04 | 2012-08-07 | Cepsa Quimica, S.A. | Process for obtention of highly-lineal, adjustable-isomery monoalkylated aromatic compounds |
| WO2012158645A1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Stepan Company | Surfactants for enhanced oil recovery |
| WO2016040750A1 (en) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | Baker Hughes Incorporated | Foamed fluid compositions having high salinity using anionic surfactants and methods therefor |
| RU2607952C2 (en) * | 2011-06-28 | 2017-01-11 | Сасол Джёмани Гмбх | Surfactant composition |
| RU2619612C2 (en) * | 2011-03-24 | 2017-05-17 | Сасол Джёмани Гмбх | Highly concentrated flowable salt alkylpolyalkoxysulphates salts |
| RU2648771C2 (en) * | 2013-01-25 | 2018-03-28 | Сасол Джёмани Гмбх | Highly concentrated, anhydrous amine salts of hydrocarbon alkoxy sulfates, use thereof and method using aqueous solutions thereof |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4477372A (en) * | 1982-05-13 | 1984-10-16 | Henkel Corporation | Anionic nonionic surfactant mixture |
| SU1419527A3 (en) * | 1983-04-04 | 1988-08-23 | Лион Корпорейшн (Фирма) | Method of extracting petroleum from oil-bearing underground beds |
| RU2453576C2 (en) * | 2005-12-07 | 2012-06-20 | Акцо Нобель Н.В. | High temperature lubricating agent for updating viscosity of low- and high-density brines |
| US8237001B2 (en) * | 2007-12-04 | 2012-08-07 | Cepsa Quimica, S.A. | Process for obtention of highly-lineal, adjustable-isomery monoalkylated aromatic compounds |
| US20110083847A1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-14 | Basf Se | Process for tertiary mineral oil production using surfactant mixtures |
| RU2619612C2 (en) * | 2011-03-24 | 2017-05-17 | Сасол Джёмани Гмбх | Highly concentrated flowable salt alkylpolyalkoxysulphates salts |
| WO2012158645A1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Stepan Company | Surfactants for enhanced oil recovery |
| RU2607952C2 (en) * | 2011-06-28 | 2017-01-11 | Сасол Джёмани Гмбх | Surfactant composition |
| RU2648771C2 (en) * | 2013-01-25 | 2018-03-28 | Сасол Джёмани Гмбх | Highly concentrated, anhydrous amine salts of hydrocarbon alkoxy sulfates, use thereof and method using aqueous solutions thereof |
| WO2016040750A1 (en) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | Baker Hughes Incorporated | Foamed fluid compositions having high salinity using anionic surfactants and methods therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kurnia et al. | Zwitterionic-anionic surfactant mixture for chemical enhanced oil recovery without alkali | |
| US4110228A (en) | Salinity tolerant surfactant oil recovery process | |
| Negin et al. | Most common surfactants employed in chemical enhanced oil recovery | |
| Yang et al. | Low-cost, high-performance chemicals for enhanced oil recovery | |
| US7629299B2 (en) | Process for recovering residual oil employing alcohol ether sulfonates | |
| CA2835352C (en) | Surfactants for enhanced oil recovery | |
| US4077471A (en) | Surfactant oil recovery process usable in high temperature, high salinity formations | |
| US4502538A (en) | Polyalkoxy sulfonate, CO2 and brine drive process for oil recovery | |
| US4194565A (en) | Surfactant oil recovery method for use in high temperature formations containing water having high salinity and hardness | |
| CA2412697C (en) | Surfactant blends for aqueous solutions useful for improving oil recovery | |
| US4555351A (en) | Micellar slug for oil recovery | |
| US4733728A (en) | Micellar slug for oil recovery | |
| Riswati et al. | Experimental analysis to design optimum phase type and salinity gradient of alkaline surfactant polymer flooding at low saline reservoir | |
| US4269271A (en) | Emulsion oil recovery process usable in high temperature, high salinity formations | |
| US20200239762A1 (en) | Method for extracting petroleum from underground deposits having high temperature and salinity | |
| WO2012143433A1 (en) | Method and composition for enhanced hydrocarbon recovery | |
| Puerto et al. | Effects of hardness and cosurfactant on phase behavior of alcohol-free alkyl propoxylated sulfate systems | |
| NO172142B (en) | SURFACTURING PREPARATIONS FOR USE IN OIL PRODUCTION | |
| US11692125B2 (en) | Injection fluids comprising anionic surfactants and alkoxylated alcohols and the use of such fluids in chemical enhanced oil recovery processes | |
| US20160215200A1 (en) | Composition and method for enhanced hydrocarbon recovery | |
| US11390794B2 (en) | Robust alkyl ether sulfate mixture for enhanced oil recovery | |
| US20130196886A1 (en) | Surfactant systems for enhanced oil recovery | |
| RU2818192C2 (en) | Injected fluids containing anionic surfactants and alkoxylated alcohols, and use of such fluids in methods of chemical enhanced oil recovery | |
| JPH0331873B2 (en) | ||
| RU2778924C1 (en) | Surfactant based on ethoxylated nonylphenol to increase oil recovery of carbonate deposits with high mineralization |