用于释放地下化石流体的表面活性剂配制物的制作方法

用于释放地下化石流体的表面活性剂配制物的制作方法
【专利摘要】本公开提供一种表面活性剂配制物，用于处理和从地下地层采收化石流体。该表面活性剂配制物包含主表面活性剂、配制物稳定剂和注入水。可以将该表面活性剂配制物注入位于地下地层中的一个或多个注入井中，因此可以随后从一个或多个生产井中采收化石流体。
【专利说明】用于释放地下化石流体的表面活性剂配制物 发明领域
[0001] 本发明涉及含有主表面活性剂、配制物稳定剂和注入水的表面活性剂配制物，并 且涉及使用该表面活性剂配制物从地下储层中采收化石流体的方法。
[0002] 背景信息
[0003] 化石流体通常如下来从地下地层采收：用一个或多个井穿透地层，并且泵送或使 化石流体通过该井流到地面。在初次采收中，天然驱动能量，例如下面的活动水驱动或者在 一些最小压力下的气体，会具有足够的压力来驱动流体到达井，然后到达地面。在许多情况 中，该天然驱动的能量不足以或者变得不足以使流体流到井中。因此，在天然驱动能量耗尽 后，待采收的大部分化石流体会保持在地层中。在这种情况中，必须使用不同的二次或三次 采收技术来采收其余的流体。
[0004] -项这种技术包括通过一个或多个注入井将水注入以朝着生产井驱动残留的流 体。当注入水不再产生可接受的生产率时，生产井必须废弃或者经过其他方法来进一步增 加提取。已知多种方法，包括蒸汽注采、聚合物注采、碱注采、用二氧化碳的可混溶注采和用 表面活性剂水溶液的注采。对于用表面活性剂水溶液的注采来说，将表面活性剂包添加到 注入水中，并且注入井中来降低注入水和化石流体相之间的界面张力，因此使化石流体提 取增加。在进行这种方法时，本领域技术人员面临的挑战是确定构成表面活性剂包的组分 的有效组合。通常必须尝试许多组合，然后才能够配制合适的表面活性剂包，其对于许多地 层的卤水中存在的多价阳离子具有良好的耐受性，以及在地层的岩石上具有低吸附性。例 如：
[0005] 美国专利3, 811，504公开了使用三表面活性剂体系，其含有烷基硫酸酯、烷基聚 乙氧基化硫酸酯和聚乙氧基化烷基酚；
[0006] 美国专利3, 890, 239公开了一种可用于从地层中采油的表面活性剂组合物，其包 含有机磺酸酯、硫酸酯化的或磺酸酯化的烷氧基化醇和聚亚烷基二醇醇醚；
[0007] 美国专利4, 463, 806公开了一种表面活性剂包，其含有水溶性醚连接的磺酸酯、 醇和石油磺酸酯或烷基苯磺酸酯；
[0008] 美国专利7, 629, 299公开了使用衍生自不饱和醇醚的醇醚磺酸酯；
[0009] 美国专利公布2005/01999395公开了将碱和衍生自α -烯烃的烷基芳基磺酸酯表 面活性剂用于从地层中采油；
[0010] 美国专利公布2006/0185845公开了一种组合物，其包含脂族阴离子表面活性剂 和脂族非离子添加剂，用于处理地层；
[0011] 美国专利公布2007/0191633公开了一种共混物或采收油，其含有水或卤水、醇或 醇醚和双官能阴离子表面活性剂；
[0012] 美国专利公布2009/0270281公开了一种表面活性剂混合物，其包含具有12-30个 碳的烃基和具有6-11个碳原子的支化的烃，用于三次油提取；
[0013] 美国专利公布2011/0046024公开了使用烷基化羟基芳族磺酸酯、溶剂、钝化剂和 聚合物来从地层中采油；
[0014] 美国专利公布2011/0048721公开了使用高分子量硫酸酯化的内烯烃磺酸酯硫酸 酯和高分子量二烷基酚烷氧基化的磺酸酯硫酸酯来用于油采收；和
[0015] 美国专利公布2011/0190174公开了三苯乙烯基酚烷氧基化的硫酸酯和它们在油 采收应用用作表面活性剂的用途。
[0016] 因为可利用多种表面活性剂，因此本领域中需要一种成本有效的方法，用于确定 在化石流体采收中有用的新表面活性剂包，特别是在高盐度和高温条件下。本文提供了解 决本领域这种需求的方法和表面活性剂配制物。


【发明内容】

[0017] 本发明涉及一种用于处理含有化石流体的地下地层的表面活性剂配制物，其包含 主表面活性剂，选自激发剂分子、二烷基磺基琥珀酸酯、溶剂及其混合物的配制物稳定剂和 注入水。
[0018] 在另一实施方案中，本发明提供一种制备用于处理含有化石流体的地下地层的表 面活性剂配制物的方法，其包括将主表面活性剂与选自激发剂分子、二烷基磺基琥珀酸酯、 溶剂及其混合物的配制物稳定剂和注入水合并。
[0019] 在又一实施方案中，本发明提供一种从地下地层中采收化石流体的方法，其包括 将含有主表面活性剂、选自激发剂分子、二烷基磺基琥珀酸酯、溶剂及其混合物的配制物稳 定剂和注入水的表面活性剂配制物注入到位于地下地层中的一个或多个注入井中，和从一 个或多个生产井中采收化石流体。注入井和生产井可以是相同的井或不同的井。

【具体实施方式】
[0020] 如果出现在本文中，则术语"包含"及其派生词不意图排除任何另外的组分、步骤 或程序的存在，无论其是否在此公开。为了避免任何疑义，除非有相反的指示，本文使用术 语"包含"所要求保护的全部配制物可以包含任何另外的添加剂、助剂或化合物。相反，术 语"基本由……组成"如果出现在本文中，则从任何随后的限定中排除任何其他组分、步骤 或程序，除了对于操作性来说并非本质的那些之外，和术语"由……组成"如果使用时，排除 了任何没有明确描述或列出的组分、步骤或程序。除非另有指示，否则术语"或"指的是所 列的成员单独以及任意组合。
[0021] 冠词"一个"和"一种"在本文中用于表不一个或多于一个（即至少一个）的该冠 词的语法宾语。例如，"主表面活性剂"表示一种主表面活性剂或者多于一种的主表面活性 剂。
[0022] 短语"在一个实施方案中"、"根据一个实施方案"等通常表示在该短语之后的具体 的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中，并且可以包括在本发明的多 于一种的实施方案中。重要的是，这种短语不必然指相同的实施方案。
[0023] 如果说明书记载组分或特征"可以"、"能够"、"会"或"可能"包括或具有一定特性， 则该特定的组分或特征不是必须包括或具有该特性。
[0024] 对于处理含有化石流体的地下地层的方法来说，术语"处理"包括使用本领域已知 的任何适宜方式将化学品置于地下地层内，例如将该化学品泵送、注入、倾倒、释放、置换、 定位或循环到井、井筒或地下地层中。
[0025] 术语"化石流体"包括油质材料，例如在油田沉积物、油页岩、浙青砂、重油沉积物 等中发现的那些。化石流体通常是天然存在的烃的混合物，其可以炼制成柴油、汽油、加热 用油、喷气机油、煤油和被称作石化产品的其他产品。来源于地下地层的化石流体可以包括 但不限于油母质、浙青、焦浙青、浙青质、油或其组合。
[0026] 术语"烷基"包括直链和支链基团以及环状基团。环状基团可以是单环或多环，和 在一些实施方案中可以具有3-10个碳原子。
[0027] 术语"芳基"包括碳环芳族环或环体系，例如具有1、2或3个环和任选在环中含有 至少一种杂原子（例如〇、S或N)。芳基的例子包括苯基、萘基、联苯基、芴基、呋喃基、噻吩 基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、异吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、 噁唑基和噻唑基。
[0028] 术语"烷基芳基"指的是其上连接有烷基的芳基结构部分。
[0029] 术语"碱金属"指的是锂、钠或钾。
[0030] 术语"碱土金属"指的是钙、钡、镁或锶。
[0031] 术语"低级碳链醇"指的是具有不多于10个碳原子的醇。
[0032] 作为本文中使用的，术语"基本没有"当涉及到物质在配制物中基本不存在来使用 时，其表示这种物质如果存在的话，则完全是作为偶然的杂质或副产物而存在。换言之，该 物质不影响配制物的性能。
[0033] 短语"地下地层"包括低于暴露的地面的区域以及低于被水例如海水或淡水覆盖 的地面的区域。地下地层中的温度可以是约25° F-约300° F。在一些实施方案中，地层 的温度是至少约1〇〇° F，在其他实施方案中地层的温度是至少约125° F，而在其他实施方 案中，地层的温度是至少约150° F。
[0034] 本公开总体上提供一种表面活性剂配制物，用于处理和从地下地层采收化石流 体，和特别是用于在高盐度和/或高温条件下处理和从地下地层采收化石流体。根据一个 实施方案，该表面活性剂配制物包括主表面活性剂、配制物稳定剂和注入水。已经令人惊讶 地发现将少量的配制物稳定剂添加到配制物中增加了该配制物对盐度和硬度的耐受性，特 别是在高盐度条件以及在高温条件的相稳定性。此外，在表面活性剂组合物中通常存在着 另外的组分例如助表面活性剂，其通常包括来改进表面活性剂配制物的稳定性，可以被明 显减少或消除，由此加速开发有效的配制物以及降低配制物的成本的过程。
[0035] 如上所述，表面活性剂配制物包含主表面活性剂。主表面活性剂可以是任何具有 疏水头、亲水尾和任选的中间基团的化合物。在一个实施方案中，主表面活性剂包含具有疏 水头和亲水尾的化合物，该疏水头是基于天然或合成的烷基或烷基芳基，该亲水尾是烷氧 基化基团、硫酸酯基团、磺酸酯基团、醚亚甲基羧酸酯基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、甜菜 碱、磺基甜菜碱或氧化胺。表面活性剂配制物可以包含一种主表面活性剂或主表面活性剂 的混合物。
[0036] 根据一个实施方案，主表面活性剂包括烧基芳基磺酸酯。在一个具体的实施方案 中，烷基芳基磺酸酯是式（I)所代表的化合物：
[0037]

【权利要求】
1. 一种用于处理含有化石流体的地下地层的表面活性剂配制物，其包含主表面活性 齐?、配制物稳定剂、和注入水，该配制物稳定剂选自激发剂分子、二烧基磺基琥拍酸酯、溶剂 及其混合物。
2. 根据权利要求1所述的表面活性剂配制物，其中该主表面活性剂包括具有疏水头和 亲水尾的化合物，该疏水头是基于天然或合成的烷基或烷基芳基，该亲水尾是烷氧基化基 团、硫酸酯基团、磺酸酯基团、醚亚甲基羧酸酯基团、磷酸酯基团、膦酸酯基团、甜菜碱、磺基 甜菜碱或氧化胺。
3. 根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中该主表面活性剂包括通式（I)所代 表的化合物：
(I) 其中Ra是氢或含有1-3个碳原子的烷基，Rb是氢或含有1-3个碳原子的烷基，IT是具 有8-40个碳原子的烷基，和A是一价阳离子。
4. 根据权利要求1所述的表面活性剂配制物，其中该主表面活性剂包括式（II)所代表 的化合物：
(II) 其中Rd是含有6-30个碳原子的烷基，Re是CH3或CH2CH 3, r是0-30的数，S是0-30的 数，U是COO或S04，和A是一价阳离子。
5. 根据权利要求1所述的表面活性剂配制物，其中该配制物稳定剂是具有式（III)所 示结构的激发剂分子：
其中z是0或1，R1和R2各自独立地是氢、含有1-18个碳原子的烷基、或芳基，并且各 X独立地是氢、碱金属离子、碱土金属离子或式（IV)的铵离子基团： (r3)3hn+ (IV) 其中各R3独立地是氢、含有1-4个碳原子的烷基或Ci-C；羟烷基。
6. 根据权利要求5所述的表面活性剂配制物，其中R1和R2之一或二者均是含有6-16 个碳原子的烷基，X每次出现均是钠或钾，和z是1。
7. 根据权利要求1所述的表面活性剂配制物，其中该配制物稳定剂是激发剂分子和二 掠某碌某據拍fe酿的、混合物。
8. 根据权利要求7所述的表面活性剂配制物，其中该二烷基磺基琥珀酸酯是式（V)所 代表的化合物：
(V) 其中R4和R5各自独立地是含有5-13个碳原子的烷基，和Μ是碱金属离子、碱土金属离 子、铵离子或取代的铵离子。
9. 根据权利要求1所述的表面活性剂配制物，其中该配制物稳定剂是激发剂分子、二 烧基横基玻拍酸醋和溶剂的混合物。
10. 根据权利要求9所述的表面活性剂配制物，其中该溶剂是低级碳链醇或者已经用 环氧乙烷（ΕΟ)、环氧丙烷（ΡΟ)或环氧丁烷（ΒΟ)烷氧基化的低级碳链醇。
11. 根据权利要求1所述的表面活性剂配制物，其中该注入水是海水，卤水，来自蓄水 层、河流或湖泊的淡水，或者其混合物。
12. 根据权利要求11所述的表面活性剂配制物，其中该注入水的盐度是至少约 20, OOOppm。
13. -种制备用于处理含有化石流体的地下地层的表面活性剂配制物的方法，其包括 将主表面活性剂与配制物稳定剂和注入水进行混合，该配制物稳定剂选自激发剂分子、二 烷基磺基琥珀酸酯、溶剂及其混合物。
14. 一种从含有化石流体的地下地层中采收化石流体的方法，其包括将权利要求1的 表面活性剂配制物注入到一个或多个注入井中，以使得随后从一个或多个生产井中产油。
【文档编号】C04B28/02GK104254505SQ201380020002
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2012年10月1日
【发明者】L·C·萨拉查, D·C·刘易斯, G·比斯曼斯, S·S·格达瓦尔斯, F·W·米勒 申请人:亨斯迈石油化学有限责任公司