可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂及制备方法，主要解决现有技术中作为低渗透油藏驱油剂体系主要组成的表面活性剂存在界面活性低、耐温性能差、洗油效率低的问题。本发明通过采用阴-非离子表面活性剂及阳离子表面活性剂以摩尔比1∶（0.01～0.99）形成的阴阳体系表面活性剂及制备方法的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田的三次采油生产中。
【专利说明】可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂及制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂及制备方法。
【背景技术】
[0002]随着世界能源需求的增加，石油的合理开发利用已引起人们的极大重视，在能源日趋紧张的今天，提高采收率已成为石油开采研究的重大课题，水驱后约有2/3的油滞留在较细的或喉径较窄的毛细孔道中，处于高分散状态，因油水间的界面张力约30mN/m，要驱替这部分油，单靠增大压差难度很大。因驱动所需压差为9806.7Kpa，而注水时压差仅为196.1~392.3Kpa，远小于驱动压差。
[0003]化学驱是三次采油的主要方法。针对低渗透油藏通过化学驱提高采收率的可行性研究表明，化学驱同样可以用于低渗油藏提高原油采收率。低渗油藏具有低孔低渗的特点，存在启动压力梯度。对低渗油藏而言，表面活性剂具有降低界面张力、改变润湿性、弓丨起乳化作用、减少岩石颗粒对油的吸附力，增加油在水中溶解度，降低原油的粘度，减少启动压力梯度，增加原油可流动性等作用。目前国内驱油用表面活性剂的筛选主要依据其降低油水界面张力的能力，通常使用的表面活性有阴离子表面活性剂，如石油磺酸盐、烷基磺酸盐、烯基磺酸盐和木质素磺酸盐等。使用阳离子表面活性剂的亦有报道，如中国专利CN1528853、CN 1817431、CN 1066137等相继报道了双酰胺型阳离子型、含氟阳离子型及含吡啶基阳离子双子表面活性剂，但由于阳离子具有吸附损耗大、成本高等缺点，限制了其在油田现场的使用。国外研究报道的微乳液驱油，如Kraft等考察了在水质矿化度高达220 g/L的条件下，5%聚氧乙烯醚烷基羧甲基钠的微乳体系相态、相变温度(PIT)规律和界面张力，结果表明，该表面活性剂在95°C下3周内基本不分解，吸附损失0.4 mg/g,且无明显的色谱分离，但由于表面活性剂使用量大、成本高，微乳液驱油作为驱油剂受到了限制。
[0004]复配表面活性剂在三次采油中的应用主要为阴离子与非离子复配表面活性剂，在使用中往往需要加入助剂碱，以达到超低油/水界面张力，但由于非离子的耐温性能较差，往往在高温时即失去作用。不同阴离子表面活性剂复配后作为驱油用表面活性剂也有报导，如中国专利CN1458219A公开了一种三次采油应用的表面活性剂/聚合物二元超低界面张力复合驱配方，其中使用的表面活性剂是石油磺酸盐或以石油磺酸盐为主剂加稀释剂和其它表面活性剂复配的复合表面活性剂，其组份的重量百分比为石油磺酸盐50~100%，烷基磺酸盐O~50%，羧酸盐O~50%，烷基芳基磺酸盐O~35%，低碳醇O~20%，该面活性剂活性差、驱油效率低，表面活性剂体系过于复杂。阴阳离子复配表面活性剂亦是学者们热衷研究的课题。由于两者接近等比例混合时其水溶液容易形成沉淀，从而导致阴阳离子表面活性剂混合体系在应用中收到限制，如北京大学化学系赵国玺等(见《日用化学工业》1997年第2期，I~3)研究认为阴阳离子表面活性剂混合体系普遍具有浊点现象，显示非离子表面活性剂的特点；但阴阳离子表面活性剂混合体系水溶液又具有很多优良性质，如无锡轻工大学邹利宏等(见《日用化学工业》2001年10月第5期，37~40)综合介绍了阴-阳离子表面活性剂复配体系在各种物化性能的增效效应，例如降低表面张力的效能、表面张力的效率、降低临界胶束浓度的能力、改善表面吸附的能力，以及这些增效效应在去污、增溶、泡沫、润湿、乳化等方面的应用，讨论了提高阴阳离子表面活性剂之间的可配伍性之对策，诸如采用非等摩尔比复配、在离子型表面活性剂中引入聚氧乙烯链及加入非离子或两性表面活性剂进行调节等手段以优化配方性能和提高综合经济效益；黄宏度等(见《石油天然气学报》2007年8月第29卷第4期，101~104)研究了石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐等阴离子表面活性剂与十六烷基三甲基溴化铵、碱复配体系的界面张力并发现:阳离子表面活性剂的加入使石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐的界面活性得到改善。
[0005]上述研究结果表明，阴阳离子表面活性剂复合体系具有良好的降低表面张力等效能，但前者研究结果未涉及到油水界面性能的研究，而后者在体系中依然采用了碱，从而无法避免碱对地层和油井带来伤害，腐蚀设备和管道及破乳困难等问题。因此，针对高温低盐低渗透油藏，我们理应寻求一种在高温(地层温度大于80°C)下结构稳定，并能与原油形成10_2~10_4mN/m低界面张力的阴阳体系表面活性剂。本发明所述的正是这种适用于低渗透油藏的阴-非离子与阳离子表面活性剂形成的阴阳体系表面活性剂及制备方法。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中作为低渗透油藏驱油剂体系主要组成的表面活性剂 存在界面活性低、耐温性能差、洗油效率低的问题，可提供一种新的用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂。以此阴阳体系表面活性剂配制的水溶液，在0.005、.3wt%的浓度范围内、高温低盐条件下仍能与原油形成10_2~10_4毫牛/米超低界面张力，从而提高了驱油剂体系的驱油效率。
[0007]本发明所要解决的技术问题之二是提供一种上述技术问题之一所述阴阳体系表面活性剂的制备方法。
[0008]为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下:一种可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂及制备方法，包括阴-非离子表面活性剂及阳离子表面活性剂，以阴-非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂摩尔比1: (0.01~0.99)形成阴阳体系表面活性剂，其中阴-非离子表面活性剂具有如下式(I)的分子通式、阳离子表面活性剂具有如下式(2)的分子通式为:
【权利要求】
1.一种可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂及制备方法，包括阴-非离子表面活性剂及阳离子表面活性剂，以阴-非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂摩尔比I: 0.01~0.99形成阴阳体系表面活性剂，其中阴-非离子表面活性剂具有如下式(I)的分子通式、阳离子表面活性剂具有如下式(2)的分子通式为:
2.根据权利要求1所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂，其特征在于所述阴-非离子表面活性剂及阳离子表面活性剂的摩尔比1: (0.1~0.9)。
3.根据权利要求1所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂，其特征在于R1为C12~C24的烷基或由C8~C12烷基取代的苯基。
4.根据权利要求1所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂，其特征在于R2为C1~C3的亚烷基或羟基取代的亚烷基。
5.根据权利要求1所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂，其特征在于m=2 ~8，n=l ~12。
6.根据权利要求1所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂，其特征在于R3为C8~C18的烷基。
7.根据权利要求1或6所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂，其特征在于R4、R5或R6独立选自甲基或乙基。
8.权利要求1所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂的制备方法，包括以下步骤: (a)阴-非离子表面活性剂的制备: I)烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚磺酸盐的制备: 将烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚按所需配比与磺化剂、碱金属氢氧化物和季铵盐催化剂混合，以甲苯为溶剂，在反应温度50~130°C，反应3~15小时，反应结束后经后处理得烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚磺酸盐；其中，烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、磺化剂、碱金属氢氧化物和季铵盐催化剂的摩尔比为1: (I~3): (I~4):(0.02~0.2);所述磺化剂选自3-氯-2-羟基丙磺酸碱金属盐或2-氯乙烷磺酸碱金属盐中的至少一种；季铵盐催化剂选自四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、苄基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种； 2)烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚羧酸盐的制备: 将烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚按所需配比与氯乙酸碱金属盐、碱金属氢氧化物及溶剂混合后，在反应温度50~120°C，反应3~15小时，反应结束后经后处理得烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚羧酸盐；其中，烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、氯乙酸碱金属盐、碱金属氢氧化物的摩尔比为1: (I~4): (I~5)，溶剂选自丙酮、苯、甲苯或二甲苯种的至少一种； (b)将所需量的烷基醇或烷基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚羧酸盐或磺酸盐、阳离子表面活性剂按所需摩尔比与低碳醇和水混合，升温至4(TlO(rC搅拌I~4小时，减压蒸去低碳醇，得到所需的阴阳体系表面活性剂，低碳醇水溶液的浓度为5~70wt%，低碳醇选自C1I5的脂肪醇。
9.根据权利要求8所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂的制备方法，其特征是水选为去离子水或广30%的无机盐水溶液。
10.根据权利要求8所述的可用于低渗透油藏的阴阳体系表面活性剂的制备方法，其特征是所述无机盐 选自氯化钠、氯化钾或氯化铵中的至少一种。
【文档编号】C09K8/584GK103965854SQ201310044456
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月5日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】沈之芹, 李慧琴, 王辉辉, 翟晓东, 许晓菁 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院