使用基于含氧化丁烯的烷基烷氧基化物的表面活性劑開采礦物油的方法
【專利說明】使用基于含氧化T稀的烷基烷氧基化物的表面活性劑開采 礦物油的方法
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年3月4日，申請(qǐng)?zhí)枮?01180013092. 1，發(fā)明名稱為"使 用基于含氧化了締的烷基烷氧基化物的表面活性劑開采礦物油的方法"的專利申請(qǐng)的分案 申請(qǐng)。
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種通過Winsor III型微乳液驅(qū)油開采礦物油的方法，其中將包含至 少一種如下通式的離子型表面活性劑的含水表面活性劑配制劑經(jīng)由注入井注入礦物油藏 中，并經(jīng)由采出井從所述油藏中抽出原油：
[000引 Ri-0-做。-做m-(A)i-XYir
[0004] 本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)及所述通式的離子型表面活性劑及其開采方法。
[0005] 在天然礦物油藏中，礦物油存在于多孔儲(chǔ)集巖的孔隙中，其在朝向地面一側(cè)被不 透頂層所密封。所述孔隙可為極細(xì)孔隙、毛細(xì)管、孔等。細(xì)孔頸例如可僅具有約lym的直 徑。除了礦物油（包括天然氣成分）之外，油藏還包含具有或高或低鹽含量的水。
[0006] 在礦物油開采中，通常分為一次開采、二次開采和=次開采。在一次開采中，礦物 油由于油藏的自生壓力，在油藏鉆探開始后經(jīng)由鉆孔自動(dòng)流動(dòng)至表面。
[0007] 因此在一次開采后使用二次開采。在二次開采中，除了用于開采礦物油的鉆孔 (所謂的采出井）之外，還在含礦物油的地層中鉆入其他鉆孔。經(jīng)由該些所謂的注入井向油 藏中注入水W維持壓力或使其再次升高。由于注入水之故，礦物油由注入井沿采出井的方 向經(jīng)由孔隙被緩慢壓入地層中。然而，該僅在孔隙完全被油填充且更粘稠的油被水推動(dòng)前 進(jìn)的情況下才起作用。一旦運(yùn)動(dòng)的水穿透孔隙，其沿著此時(shí)阻力最小的路徑流動(dòng)，即流經(jīng)形 成的通道，且不再推動(dòng)油前進(jìn)。
[000引一次開采和二次開采通常僅可開采所述油藏中所存在的礦物油量的約30-35%。
[0009] 已知礦物油產(chǎn)量可通過=次采油措施進(jìn)一步提高。=次采用的綜述可參見例如 "Journal of Petroleum Science of Elngineering 19(1998)"，第 265-280 頁。S次采油 包括例如熱方法，其中將熱水或蒸汽注入油藏中。該使油的粘度降低。所用流動(dòng)介質(zhì)同樣 可為氣體如C〇2或氮?dú)狻?br>[0010] =次礦物油開采還包括其中使用合適的化學(xué)品作為采油助劑的方法。該些可用于 影響水流動(dòng)末端的狀況，且因此也用于開采牢固保持于巖層中的礦物油。
[0011] 在鄰近二次開采末期，粘性力和毛細(xì)力作用于捕集在儲(chǔ)集巖孔中的礦物油上，其 中該兩種力彼此相對(duì)的比例取決于微觀油分離。該些力借助無量綱參數(shù)，即所謂的毛細(xì)管 數(shù)描述。粘性力（速度X驅(qū)動(dòng)相的粘度）對(duì)毛細(xì)力（油水之間的界面張力X巖石的潤 濕）的比例： 閨Wc=識(shí)
[0013] 在該式中，y為驅(qū)使礦物油運(yùn)動(dòng)的流體的粘度，V為達(dá)西速度（單位面積的流 量），0為驅(qū)使礦物油運(yùn)動(dòng)的液體與礦物油之間的界面張力，且0為礦物油與巖石之間的 接觸角把 Melrose, C. F. Brandner，J. Canadian Petr. Techn. 58,1974 年 10-12 月）。毛細(xì) 管數(shù)越高，油的運(yùn)動(dòng)性就越高，因此油去除程度也就越大。
[0014] 已知鄰近二次礦物油開采末期的毛細(xì)管數(shù)為約1(T6,必須使毛細(xì)管數(shù)升高至約 1(T 3-I(r2,從而能夠使額外的礦物油運(yùn)動(dòng)。
[0015] 為此，可實(shí)施特定形式的驅(qū)油方法一稱為Winsor III型微乳液驅(qū)油。在Winsor III型微乳液驅(qū)油中，注入的表面活性劑應(yīng)與油藏中所存在的水相和油相形成Winsor III 型微乳液。Winsor III型微乳液并非具有小液滴的乳液，而是水、油和表面活性劑的熱力學(xué) 穩(wěn)定的液體混合物。其=個(gè)優(yōu)點(diǎn)為：
[0016] -由此獲得礦物油與水相之間的極低界面張力曰；
[0017] -其通常具有極低的粘度且因此不被多孔基體所捕集；
[0018] -其甚至在最低的能量輸入下形成且可在無限長的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定（與此相反， 常規(guī)乳液需要通常不在油藏中出現(xiàn)的高剪切力，且僅是動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定化的）。
[0019] Winsor III型微乳液是過量水與過量油的平衡體系。在形成微乳液的該些條件 下，表面活性劑覆蓋油-水界面，且界面張力0越低，則對(duì)<l(T 2mN/m(超低界面張力）的值 越有利。為了獲得最佳結(jié)果，在確定量的表面活性劑下，所述水-微乳液-油體系中的微乳 液比例自然應(yīng)為最大值，因?yàn)樵撃塬@得更低的界面張力。
[0020] W此方式可改變油滴形狀（油水之間的界面張力降至如此程度W至于最小的界 面狀態(tài)不再有利且球狀不再有利），且它們可由于驅(qū)油水驅(qū)動(dòng)通過毛細(xì)管開孔。
[0021] 在過量表面活性劑存在下，當(dāng)油-水界面被表面活性劑覆蓋時(shí)，形成Winsor III 型微乳液。其因此構(gòu)成導(dǎo)致油相與水相之間的極低界面張力的表面活性劑儲(chǔ)層。由于 Winsor III型微乳液具有低粘度，其也在驅(qū)油過程中遷移通過多孔儲(chǔ)集巖（與此相反，乳 液可捕集于多孔基體中并堵塞油藏）。當(dāng)Winsor III型微乳液與尚未被表面活性劑所覆蓋 的油-水界面相遇時(shí)，所述微乳液的表面活性劑可顯著降低該新界面的界面張力，并導(dǎo)致 油運(yùn)動(dòng)（例如由于油滴變形）。
[0022] 所述油滴隨后可與連續(xù)油儲(chǔ)層合并。該具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 首先，由于所述連續(xù)油儲(chǔ)層向前推進(jìn)通過新的多孔巖石，存在于其中的油滴可與 所述儲(chǔ)層合并。
[0024] 此外，油滴合并形成油儲(chǔ)層使油-水界面顯著減小，且因此將不再需要的表面活 性劑再次釋放出來。其后，如上所述釋放出的表面活性劑可驅(qū)使地層中殘留的油滴運(yùn)動(dòng)。 [002引因此，Winsor III型微乳液驅(qū)油是一種特別有效的方法，且與乳液驅(qū)油方法相比 需要少得多的表面活性劑。在微乳液驅(qū)油中，通常將表面活性劑任選與助溶劑和/或堿性 鹽（任選與馨合劑一起）一起注入。隨后，注入增稠的聚合物溶液W控制流動(dòng)性。另一方 案是注入增稠聚合物、表面活性劑、助溶劑和/或堿性鹽（任選與馨合劑一起）的混合物， 然后注入增稠聚合物的溶液W控制流動(dòng)性。該些溶液通常應(yīng)為澄清的，W防止堵塞油藏。
[0026] 對(duì)=次礦物油開采用表面活性劑的要求與對(duì)用于其它應(yīng)用場(chǎng)合的表面活性劑的 要求存在顯著差異；用于S次采油的合適表面活性劑應(yīng)將水與油之間的界面張力（通常為 約20mN/m)降至小于l(T 2mN/m的特別低的值，從而能夠使礦物油充分流動(dòng)。該必須在通常 為約15-130°C的油藏溫度且在高鹽含量的水存在下實(shí)現(xiàn)，更特別地也在高比例巧和/或儀 離子存在下實(shí)現(xiàn)；因此所述表面活性劑也必須可溶于高鹽含量的油藏水中。
[0027] 為了滿足該些要求，時(shí)常提出表面活性劑的混合物，尤其是陰離子和非離子表面 活性劑的混合物。
[00測(cè) US3, 890, 239公開了有機(jī)橫酸鹽與Cs-CsctAO-H型（AO =具有2-6個(gè)碳原子的氧化 締）烷基烷氧基化物與Cs-Cw-AO-硫酸鹽或Cs-Cw-AO-橫酸鹽型陰離子型表面活性劑的組 合。氧化締僅在US3, 890, 239公開內(nèi)容的上下文中非常一般地加W描述。然而，僅存在包 含E0的實(shí)例。
[0029] US4, 448, 697要求保護(hù)Ci-Ce- (A0)i_4ctE0> W-H型烷基烷氧基化物與陰離子表面活 性劑組合的用途。A0可為1，2-氧化了締或2, 3-氧化了締。
[0030] US4, 460, 481描述了烷基芳基烷氧基硫酸鹽或橫酸鹽型表面活性劑。氧化締可為 氧化己締、氧化丙締或氧化了締。條件是氧化己締占氧化締的大部分。沒有更詳細(xì)地描述 氧化了締。
[0031] 因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)給定油層中存在的條件（例如溫度和鹽含量），調(diào)節(jié)應(yīng) 用參數(shù)，例如表面活性劑類型、濃度和彼此相對(duì)的混合比。
[0032] 如上所述，礦物油開采與毛細(xì)管數(shù)成比例。油水之間的界面張力越低，則毛細(xì)管數(shù) 越高。原油中的碳原子平均值越高，則越難W獲得較低的界面張力。用于降低界面張力的合 適表面活性劑為具有長鏈烷基的那些。烷基鏈越長，則可降低界面張力的效果就越好。然 而，該類化合物的易得性非常有限。
[0033] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于表面活性劑驅(qū)油的尤其有效的表面活性劑W 及=次開采礦物油的改良方法。
[0034] 因此，提供一種通過Winsor III型微乳液驅(qū)油S次開采礦物油的方法，其中將包 含至少一種離子型表面活性劑的含水表面活性劑配制劑經(jīng)由至少一個(gè)注入井注入礦物油 藏中W將油水之間的界面張力降至<0.1 mN/m的值，優(yōu)選<0. 05mN/m的值，更優(yōu)選<0.0 lmN/ m的值，并經(jīng)由至少一個(gè)采出井從所述油藏中抽出原油，其中所述表面活性劑配制劑包含至 少一種如下通式的表面活性劑：
[003引 Ri-0-做。-做 m-(A)i-XYir
[0036] 其中
[0037] Ri為具有8-30個(gè)碳原子的直鏈或支化、飽和或不飽和脂族和/或芳族姪基，A為 亞己氧基，