適用于低鈣鎂油藏的表面活性劑組合物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適用于低鈣鎂油藏的表面活性劑及制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 提高采收率技術(shù)，即國外通常指的強(qiáng)化（E0R)和改善（I0R)采收率技術(shù)，可概括 為改善水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、稠油熱采、氣驅(qū)、微生物采油和物理法采油等六個(gè)方面。目前，進(jìn)入 礦場(chǎng)規(guī)?；瘧?yīng)用的提高采收率技術(shù)集中在熱采、氣驅(qū)和化學(xué)驅(qū)三大類，其中化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量在 5. 18 X 104m3/d以上，約占世界E0R總產(chǎn)量的14. 7 %?；瘜W(xué)驅(qū)是通過水溶液中添加化學(xué)劑，改 變注入流體的物理化學(xué)性質(zhì)和流變學(xué)性質(zhì)以及與儲(chǔ)層巖石的相互作用特征而提高采收率 的一種強(qiáng)化措施，在我國得以快速發(fā)展，其主要原因是我國儲(chǔ)層為陸相沉積非均質(zhì)性較強(qiáng)， 陸相生油原油粘度較高，在E0R方法中更適合于化學(xué)驅(qū)。
[0003] 根據(jù)表面活性劑的化學(xué)組成及分子結(jié)構(gòu)不同，可以將表面活性劑分為離子型與非 離子型兩大類。目前三次采油研究中所用表面活性劑的種類以陰離子型最多，其次是非離 子型和兩性離子型，應(yīng)用最少的是陽離子型。美孚石油公司的專利US3927716、US4018281、 US4216097相繼報(bào)道了采用堿水驅(qū)油、表面活性劑或堿水驅(qū)油及使用兩性離子表面活性劑 驅(qū)油的結(jié)果，采用的兩性離子表面活性劑為不同鏈長(zhǎng)的羧酸或磺酸鹽型甜菜堿表面活性 劑，在總礦化62000~160000mg/L，鈣鎂離子1500~18000mg/L的模擬鹽水中，對(duì)德克薩 斯南部原油的界面張力達(dá)10 1~10 4mN/m。美孚石油公司的專利US4370243報(bào)道了采用 油溶性的醇、磺酸甜菜堿及季銨鹽組成的驅(qū)油體系，該體系既可起到表面活性劑的作用， 也可起到流度控制劑的作用，其中季銨鹽為親油基碳鏈長(zhǎng)為16~20的陽離子表面活性 劑，采用2wt%的十八烷基二羥乙基丙基磺酸鹽甜菜堿與1.0%的正己醇作為驅(qū)油劑，注入 1.9PV后，原油即可100%驅(qū)出，但表面活性劑的吸附損耗較大達(dá)到6mg/g，在此基礎(chǔ)上加 入價(jià)格相對(duì)低廉的2. 0%四乙基溴化銨作為犧牲劑以降低表面活性劑的吸附量。美國德 克薩斯大學(xué)申請(qǐng)的專利US8211837,報(bào)道了采用簡(jiǎn)單廉價(jià)的線性醇在高溫下催化二聚反應(yīng) 得到支鏈化的長(zhǎng)碳醇，與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合后進(jìn)行硫酸酯化反應(yīng)，相對(duì)于昂貴的磺酸 鹽型表面活性劑，低成本合成了大親水基聚醚硫酸鹽表面活性劑，由于大親水基團(tuán)的存在， 從而使得該硫酸鹽表面活性劑在堿性條件下高溫穩(wěn)定性能優(yōu)良，〇. 3 %的支鏈醇聚醚硫酸 鹽（C32-7P0-6E0硫酸鹽）與0. 3%的內(nèi)烯烴磺酸鹽（C2Q~24I0S)鹽水溶液在85°C與相同量 的原油混合，其增溶參數(shù)為14。國外研究使用的表面活性劑由于使用量大、成本高，作為驅(qū) 油劑在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定的限制。使用陽離子表面活性劑的亦有報(bào)道，如中國專利CN 1528853、CN 1817431、CN 1066137等相繼報(bào)道了雙酰胺型陽離子型、含氟陽離子型及含吡 啶基陽離子雙子表面活性劑，但由于陽離子具有吸附損耗大、成本高等缺點(diǎn)，限制了其在油 田現(xiàn)場(chǎng)的使用。
[0004] 上述研究結(jié)果表明，成本是影響驅(qū)油表面活性劑應(yīng)用的一個(gè)重要因素，采用較低 摩爾量羧化或磺化劑與聚醚反應(yīng)，得到非離子表面活性劑與單親水頭基和雙親水頭基陰離 子表面活性劑形成的陰非混合表面活性劑，通過提高聚醚的聚合度提高了非離子表面活性 劑的高溫穩(wěn)定性，產(chǎn)品無需經(jīng)過復(fù)雜的分離即可使用，不但節(jié)約了制備成本，同時(shí)發(fā)揮了多 組分表面活性劑的協(xié)同作用，從而賦予了該混合表面活性劑具有優(yōu)良的耐溫性能，具有良 好的驅(qū)油應(yīng)用前景。本發(fā)明所述的正是這種在油藏條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的適用于低鈣鎂油藏的 表面活性劑及制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中作為低鈣鎂油藏驅(qū)油劑體系主要 組成的表面活性劑存在制備成本高、耐溫抗鹽性能差的問題，提供一種新的適用于低鈣鎂 油藏的表面活性劑組合物。適用于低鈣鎂油藏的表面活性劑的水溶液在〇. 005~0. 3%范 圍能與原油形成10 2~10 4毫牛/米的低界面張力。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是上述技術(shù)問題之一所述的適用于低鈣鎂油藏 的表面活性劑組合物的制備方法。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之三是上述技術(shù)問題之一所述的適用于低鈣鎂油藏 的表面活性劑組合物的另一種制備方法。
[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之四是上述技術(shù)問題之一所述的適用于低鈣鎂油藏 的表面活性劑組合物在油田驅(qū)油中的應(yīng)用。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：適用于低鈣鎂油藏的 表面活性劑組合物，包括式（1)所示的非離子表面活性劑和式（2)所示的單親水頭基陰離 子表面活性劑和式（3)所示的雙親水頭基陰離子表面活性劑，其中所述非離子表面活性 劑表面活性劑：?jiǎn)斡H水頭基陰離子表面活性劑：雙親水頭基陰離子表面活性劑的質(zhì)量比為 (0· 5 ~5) :1 :(0· 2 ~5);
[0010]
[0011] 札和R2和R3均獨(dú)立選自C4~C4。的脂肪烴基或由C 4~C3。烴基取代的芳基；ml、 m2、m和m4獨(dú)立選自0~50,但ml和m2、m3和m4不能同時(shí)為0 ;nl和n2獨(dú)立選自0~ 100,但nl和n2不能同時(shí)為0 ;rl、r2、r3和r4獨(dú)立選自0~50,但rl和r2、r3和r4不 能同時(shí)為0 ;sl和s2獨(dú)立選自0~100,但si和s2不能同時(shí)為0 ;pl、p2、p3和p4獨(dú)立選 自0~50,但pi和p2、p3和p4不能同時(shí)為0 ;ql和q2獨(dú)立選自0~100,但ql和q2不能 同時(shí)為〇 %和Z2和Z3分別為一R。^、一 RQ2Y2、一 RQ3Y3 ;RQ1和RQ2和RQ3選自Q~C5的亞烷 基或羥基取代亞烷基，Yi和Y 2和Y3選自S03M或C00W，Μ和W獨(dú)立選自氫、堿金屬或者由式 NR4 (R5) (R6) (R7)所示基團(tuán)，R4、R5、R6、R 7 為獨(dú)立選自 H、（CH2) Ρ0Η 或（CH2) q CH3, ρ = 2 ~4 中 的任一整數(shù)、q = 0~5中的任一整數(shù)。
[0012] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選所述札或R2或R3中至少其一為C 6~C2。的烷基或由Cs~ C16烷基取代的苯基。
[0013] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選ρ = 2, q = 0~1。
[0014] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選ml+m2 = 2~6，m3+m4 = 2~6, nl+n2 = 10~40 ;和/或 rl+r2 = 2 ~6, r3+r4 = 2 ~6, sl+s2 = 10 ~40 和 / 或 pl+p2 = 2 ~6, p3+p4 = 2 ~6， ql+q2 = 10 ~40。
[0015] 本發(fā)明適用于低鈣鎂油藏的表面活性劑的關(guān)鍵是有效組份是式（1)所示的非離 子表面活性劑和式（2)所示的單親水頭基陰離子表面活性劑和式（3)所示的雙親水頭基陰 離子表面活性劑，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，為了便于運(yùn)輸和貯存或現(xiàn)場(chǎng)使用等方面考慮，可以 采用各種供應(yīng)形式，例如不含水的固態(tài)形式，或者含水的固態(tài)形式，或者含水的膏狀形式， 或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成濃縮液的形式，直接配成現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)油所需濃度的 溶液形式，例如以質(zhì)量計(jì)關(guān)鍵有效成分含量為〇. 005~0. 6wt %的溶液是現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)油較為適 宜的形式；其中，對(duì)水沒有特殊要求，可以是去離子水，還可以是含無機(jī)礦物質(zhì)的水，而含無 機(jī)礦物質(zhì)的水可以是自來水、油田地層水或油田注入水。
[0016] 本發(fā)明適用于低鈣鎂油藏的表面活性劑組合物，可以將所述非離子表面活性劑與 所述的單親水頭基陰離子表面活性劑和所述的單親水頭基陰離子表面活性劑按所需的比 例混合而得，優(yōu)選以下述用于解決技術(shù)問題之二的技術(shù)方案或者用于解決技術(shù)問題之三的 技術(shù)方案獲得。
[0017] 為解決上述技術(shù)問題之二，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：上述技術(shù)問題之一所 述的適用于低鈣鎂油藏的表面活性劑組合物的制備方法，包括以下步驟：
[0018] a、在堿性催化劑存在下，1^^2依次與所需量環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷反應(yīng)得 到 ((CH2C軌! (CHCH3CH20) nl (CH2CH20 W ^
[0019] b、將步驟a得到的產(chǎn)物與以及堿金屬氫氧化物或堿金屬醇鹽以摩爾比 1:(1~2):(1~4)在溶劑中，于反應(yīng)溫度50~120°C反應(yīng)3~15小時(shí)得到含式（1)所示 的非離子表面活性劑和（4)所示的單親水頭基陰離子表面活性劑和式（5)所示的雙親水頭 基陰離子表面活性劑的表面活性劑組合物；
[0020]
[0021] 其中，ZQ1S-RQ2YQ1 ;YQ1選自S03Mi或COOWpMjPl為堿金屬，Xi選自氯、溴或碘。
[0022] 上述技術(shù)方案中，步驟 b 所述的 &N ((CH2CH20) ^ (CHCH3CH20) nl (CH2CH20) ^H) ((CH2CH20)J (CHa^CHWMO^CHWUH) ιΧΛΑ:堿金屬氫氧化物或堿金屬醇鹽的摩爾比 優(yōu)選為1:(1~1.5):(1~2)。
[0023] 上述技術(shù)方案中，步驟b所述的溶劑優(yōu)選自C3~Cs的酮和C 6~C9的芳烴中的至 少一種，例如由丙酮、丁酮、戊酮、自苯、甲苯或二甲苯、三甲苯、乙苯和二乙苯組成的物質(zhì)組 中的至少一種。
[0024] 上述技術(shù)方案中，所述堿性催化劑可選堿金屬氫氧化物（例如氫氧化鈉或氫氧化 鉀）、堿金屬醇鹽（例如甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀）。
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