专利名称：一种碱－表面活性剂－聚合物的三元复合驱油体系及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及提高油田采收率使用的碱-表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，特指一种含重烷基苯磺酸盐的表面活性剂，以及利用这种表面活性剂与碱和聚合物组成的三元复合体系进行三次采油。
目前，三次采油中使用的表面活性剂主要以阴离子表面活性剂或阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的混合物为主，在此基础上，添加各种助表面活性剂，如低碳醇、二元醇、芳香醇及电解质，如各种无机碱和盐。这些经筛选开发的驱油剂配方中，由于加工合成的表面活性剂原料来源不同，使得驱油剂配方中各组分和含量差异较大，但都根据不同油田的地质情况，筛选出适合并满足油田需要的驱油剂配方。
有关此方面的研究内容，国内外已有大量的文献报道，如SPE24144、29905、35353、35383、39613、39662等都对现场应用的驱油剂配方中使用的表面活性剂种类、组分、浓度及配比都作了详细介绍。其中表面活性剂主要以石油磺酸盐与其它的非离子表面活性剂进行复配，而且在复配的碱-表面活性剂-聚合物的三元体系中使用的碱浓度高于0.8wt％，通常在1.0～1.2％NaOH之间。由于三次采油用的表面活性剂种类虽很多，但价格都相对较高，而现场的用量较大，另外使用的碱浓度较高，不仅对油层产生伤害，同时也增加碱的消耗，这样势必增加三元复合驱中的化学剂的投资成本及生产费用。因此，从经济上来讲，一定要解决降低表面活性剂的成本费用和碱剂的用量。
本发明的目的是提供一种含有混合重烷基苯磺酸盐的工业表面活性剂及其二元复合体系(碱-表面活性剂)或三元复合体系(碱-表面活性剂-聚合物)的驱油配方，该二元复合体系或三元复合体系的表面活性剂具有在浓度为0.05～0.3％及低浓度碱0.4～1.0wt％条件下，与油水形成超低界面张力10-3mN/m，最低到10-4mN/m数量级，这对于提高油田的残余油采收率非常有益。
本发明的另一目的是提供将上述的三元复合驱油体系用于注水开发的砂岩油田以大幅度提高油层最终采收率和油田经济效益的应用方法。
为了实现上述目的，本发明以合成洗涤剂的副产品—重烷基苯为原料，经磺化反应和中和反应制得的重烷基苯磺酸盐加助表面活性剂低碳醇、二元醇及无机盐、未磺化物的混合物与低浓度的碱和聚合物组成的一种三元复合驱油体系，其特征在于，所述的表面活性剂主要成分和含量为(wt％)混合的重烷基苯磺酸盐 35～60低碳醇 5～25二元醇 0～10无机盐 0～10未磺化物 0～10水 5～10所述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，其特征在于，至少含有两种不同分子量的直链重烷基苯磺酸盐，且平均分子量以380～460为佳，碳链长度为C14～C22。
所述的低碳醇为C2～C8的正构的或异构的烷基醇。
所述的二元醇为乙二醇。
所述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂中还含有少量的无机盐NaCl和/或NaOH及未反应的酸渣混合物。
所述的碱为NaOH、Na2CO3或其混合物。
所述的聚合物为水溶性聚丙烯酰胺。
将上述碱-表面活性剂-聚合物构成的三元复合体系配制成驱油用的注入溶液，各组分的含量为(wt％)碱(NaOH、Na2CO3或其混合物)0.1～1.2％表面活性剂(混合的重烷基苯磺酸盐)0.05～0.5％聚合物(水溶性聚丙烯酰胺)0～2000ppm水(油田注入清水或污水)95.0～99.5％该三元复合体系的注入溶液与地下原油可形成超低界面张力，小于10-3mN/m，最低到10-4mN/m数量级，可驱替油层中剩余的残余油。
本发明的主要特点1.本发明采用混合的重烷基苯磺酸盐表面活性剂产品，加入低碳醇和二元醇，配制成混合的表面活性剂溶液，该表面活性剂溶液与碱和水溶性聚丙烯酰胺配制成二元(碱-表面活性剂)或三元(碱-表面活性剂-聚合物)复合驱油体系，该二元复合体系或三元复合体系的表面活性剂具有在浓度为0.05～0.3％及低浓度碱0.4～1.0wt％条件下，都能与油、水形成超低界面张力10-3mN/m，最低10-4mN/m数量级，这与现有的三元复合驱油体系配方中在使用的表面活性剂组分，表面活性剂浓度和碱浓度等技术参数上存在着实质性的差别，是现有的三元复合驱油体系配方所不能达到的。
2、本发明的含有混合重烷基苯磺酸盐的三元复合体系，在低碱浓度下，可以形成超低界面张力。目前，三元复合驱虽然取得了突破性的进展，但在矿场应用中由于使用的碱浓度较高，通常为1.0～1.2％NaOH，对油层产生了伤害，使渗透率下降，注入能力明显降低；另一方面，注入较高浓度的碱，进入油层后，由于地层水的稀释作用，增加了碱的消耗，实际上碱的浓度会降至0.3～0.4％。而现有的驱油用的进口表面活性剂，如美国Stepan、Surtek和Witco等公司生产的石油磺酸盐系列产品，室内研究和现场应用的最佳碱浓度都在0.8～1.2％左右，由于本发明的三元复合体系中含有混合的不同分子量的直链重烷基苯磺酸盐，使配制的三元复合体系的碱浓度大大降低，碱浓度最低降至0.4％，其范围为0.4～1.2％。低碱浓度下形成超低界面张力的优点是与岩石的反应大大减弱，碱耗量降低，因而减缓对油层伤害的可能性，减小了对三元复合体系中聚合物溶液粘度损失的不利影响，同时也降低化学剂的成本。另外，从应用的角度来看，三元复合体系中碱浓度越低越好，一般为0.3～0.6％。本发明提供的三元复合体系不但需要的碱浓度较低，而且形成超低界面张力的碱浓度范围较宽0.4～1.2％，这对于三元复合体系在油层中保持长期稳定的低界面张力驱油过程是十分有利的，这是本发明的一个很显著的特点。
3、本发明采用合成洗涤剂的副产物，经筛选精制的重烷基苯进行磺化反应和中和反应，得到重烷基苯磺酸盐。其产品中平均分子量范围在380～460，碳链长度为C14～C22，混有不同分子量的直链重烷基苯磺酸盐，在国外，为提高这类驱油用的表面活性剂产品的界面活性，通常使用烷基酚聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂，虽然非离子表面活性剂在三元复合体系中可以协助主表面活性剂形成更低的界面张力，但却带来了以下的问题。由于非离子表面活性剂含有雌性激素，危害环保和生态，在造纸工业、农业和洗涤工业中禁止使用。考虑到上述情况，本发明的三元复合体系中完全不含有非离子表面活性剂。
4、本发明的三元复合体系，从经济上来讲，表面活性剂中的重烷基苯是合成洗涤剂的副产物，具有原料来源广、价格低廉、产品性能稳定，与目前进口的同类产品成本低30～50％。另外，碱剂的使用浓度和用量也大大降低了。此外，本发明的三元复合体系选用了重烷基苯磺酸盐为主要成分，为非石油磺酸盐表面活性剂，因此，不会因原油成分和馏份油组分的不同影响表面活性剂产品的质量和技术性能。由于上述三元复合体系具有的高效廉价特性，可作为三次采油优先选用的驱油体系配方。
下面给出应用实例对本发明作进一步的说明实例1一种用于提高油田采收率的混合重烷基苯磺酸盐的三元复合体系，其中表面活性剂主要成分和含量为(wt％)重烷基苯磺酸盐 54异丙醇 21乙二醇 6无机盐 4未磺化物 7水 8为了达到同原油产生超低界面张力，选择含有直链的高分子量和低分子量的复合重烷基苯磺酸盐表面活性剂，这是因为表面活性剂分子量过高或过低，不利于表面活性剂分散溶解，影响表面活性剂的界面活性。通过调整的不同分子量的比例，可使重烷基苯磺酸盐表面活性剂同油水之间的界面活性大大提高。复配的重烷基苯磺酸盐中低分子量的部分主要是增加体系的溶解度，同时加入低碳醇，调节体系的溶解性以及降低体系的粘度，经检测上述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂的平均分子量为422。
实例2(1)实验温度45℃(2)水样大庆油田地层水(3)油样大庆油田井口原油(4)表面活性剂同实例1(5)测定仪器美国德克萨斯大学旋转滴界面张力仪500型在NaOH浓度为0.4～1.0％范围内，选用本发明的混合表面活性剂，测定其与原油的界面张力。实验结果见表1
混合表面活性剂浓度在0.1～0.3％的条件下，在NaOH浓度为0.4～1.0％范围内，都保持超低界面张力。实验表明，本发明的混合表面活性剂溶液具有在低碱浓度下形成超低界面张力的特点。也就是以混合的重烷基苯磺酸盐表面活性剂为主的三元复合驱油体系与目前现有的三元复合驱油体系之间存在的显著差别。
实例3实验条件同实例2测定低表面活性剂浓度下，例如0.05％时，混合表面活性剂与原油之间产生的超低界面张力，实验结果见表2
在混合表面活性剂浓度为0.05％，NaOH浓度为0.4～0.8％的条件下，该体系与原油之间的界面张力仍保持在超低的范围，表明了混合的重烷基苯磺酸盐表面活性剂具有良好的界面活性。
实例4用注入水(注入清水、回注污水或地层水)配制混合表面活性剂溶液1000Kg，其中含有混合的表面活性剂4Kg，NaOH为10Kg和聚合物1.5Kg。搅拌均匀配制成三元复合体系(碱-表面活性剂-聚合物)的驱油溶液。聚合物选用水溶性聚丙烯酰胺，以增加驱油溶液的粘度，进行流度控制，扩大油层的波及体积。该聚合物必须与表面活性剂具有很好的配伍性。实验证明，水溶性的聚丙烯酰胺是最好的聚合物之一。
本发明的三元复合体系溶液的驱油机理是降低油水界面张力10-3mN/m和扩大波及体积。驱油溶液中的碱与原油中的有机酸反应生成具有表面活性的石油酸皂。对低酸值的原油，也可同原油中的活性组分反应生成新的表面活性剂，这些都将同加入的混合表面活性剂产生协同效应，进一步降低油水界面张力，提高驱油效率。加入的水溶性聚丙烯酰胺，可以提高注入水的粘度，注入油层后，具有流度控制，扩大了波及体积，提高油层最终采收率。本发明的含有混合的重烷基苯磺酸盐表面活性剂的三元复合体系具有驱油效能高、成本经济等特点，可作为三次采油优先选用的驱油剂配方。
权利要求
1.一种三次采油用的碱-表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于所述表面活性剂为混合的重烷基苯磺酸盐构成的碱-表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系。
2.根据权利要求1所述的碱-表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于表面活性剂主要成分和含量为(wt％)混合的重烷基苯磺酸盐 35～60低碳醇5～25二元醇0～10无机盐0～10未磺化物 0～10水5～10
3.根据权利要求1所述的碱-表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于所述的碱为NaOH、Na2CO3或其混合物。
4.根据权利要求1所述的碱-表面活性剂-聚合物的三元复合驱油体系，其特征在于所述的聚合物为水溶性聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求2所述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，其特征在于至少含有两种不同分子量的直链重烷基苯磺酸盐，且平均分子量以380～460为佳，碳链长度为C14～C22。
6.根据权利要求2所述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，其特征在于所述的低碳醇为C2～C8的正构的或异构的烷基醇。
7.根据权利要求2所述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，其特征在于所述的二元醇为乙二醇。
8.根据权利要求2所述的重烷基苯磺酸盐表面活性剂，其特征在于还含有少量的无机盐NaCl和/或NaOH及未反应物。
9.上述碱-表面活性剂-聚合物构成的三元复合体系配制成驱油用的注入溶液，各组分的含量为(wt％)碱(NaOH、Na2CO3或其混合物) 0.1～1.2％表面活性剂(混合的重烷基苯磺酸盐) 0.05～0.5％聚合物(水溶性聚丙烯酰胺) 0～2000ppm水(油田注入清水或污水) 95.0～99.5％该三元复合体系的注入溶液与地下原油可形成超低界面张力，小于10-3mN/m，最低到10-4mN/m数量级，可驱替油层中剩余的残余油。
全文摘要
本发明涉及一种碱—表面活性剂—聚合物的三元复合驱油体系,表面活性剂主要成分和含量为(wt%):至少两种直链的重烷基苯磺酸盐35～60、低碳醇5～25、二元醇0～10、无机盐0～10、未磺化物0～10、水5～10。本发明的三元复合体系配制成驱油用的注入溶液,各组分的含量为(wt%):碱0.1～1.2%、表面活性剂0.05～0.5%、聚合物0～2000ppm,其注入溶液与地下原油可形成超低界面张力,具有驱油效率高、成本经济等特点。
文档编号E21B43/16GK1277239SQ99108128
公开日2000年12月20日 申请日期1999年6月11日 优先权日1999年6月11日
发明者高树棠 申请人:高树棠