驱油用乳化剂及其制备方法、二元复合驱油剂与流程

本发明涉及油田化学领域，特别涉及一种驱油用乳化剂及其制备方法、二元复合驱油剂。

背景技术：

石油是一种不可再生资源，随着我国经济的快速发展，对石油的需求日益增加。然而，国内大部分油田已进入了特高含水阶段，需要应用三次采油技术进行开采。其中，三次采油技术为采用化学驱油剂对油田进行开采。在三次采油中，多使用二元复合驱油剂和三元复合驱油剂。二元复合驱油剂包括乳化剂和聚合物，但是乳化能力差，提高原油开采效率低。三元复合驱油剂包括乳化剂、聚合物和碱剂，其能够提高该驱油剂的乳化效果，进而提高原油采收率，但是碱剂易导致结垢，增大开采后续的处理难度。通过避免加入碱剂，能够避免结垢现象，因此，提供一种乳化效果好的乳化剂是十分必要的。

相关技术提供了一种乳化剂，该乳化剂为石油磺酸盐。石油磺酸盐需要与碳酸钠配合使用，才能够起到良好的乳化效果。

发明人发现相关技术至少存在以下问题：

相关技术提供的乳化剂必须与碳酸钠配合使用才能起到良好的乳化效果，但是添加碳酸钠会产生结垢现象，影响开采后续的处理难度。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种驱油用乳化剂及其制备方法、二元复合驱油剂，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种驱油用乳化剂的制备方法，所述制备方法包括：

将碳原子数为14～16的脂肪醇、催化剂加入反应器内，向所述反应器中通入氮气，并对所述反应器加热至第一预设温度，停止通入氮气；

向所述反应器中滴加环氧乙烷，进行聚合反应，对所述反应器加热至第二预设温度后，保温，然后降温至第三预设温度，得到所述驱油用乳化剂；

其中，所述脂肪醇与所述环氧乙烷的质量比为0.5～1.5:2～3。

在一种可能的设计中，所述脂肪醇与所述环氧乙烷的质量比为0.8～1.1:2.2～2.6。

在一种可能的设计中，所述脂肪醇与所述环氧乙烷的质量比为1:2.5。

在一种可能的设计中，所述催化剂为质量百分比为0.3％～0.6％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液；

所述催化剂与所述脂肪醇的质量比为8～10:490～510。

在一种可能的设计中，所述催化剂为质量百分比为0.5％的氢氧化钾溶液；

所述催化剂与所述脂肪醇的质量比为9:500。

在一种可能的设计中，所述第一预设温度为100～120℃；

所述第二预设温度为170～190℃；

所述第三预设温度为80～95℃。

在一种可能的设计中，所述保温的时间为1.8～2.5h。

另一方面，本发明实施例提供了一种驱油用乳化剂，所述驱油用乳化剂通过上述提及的任一种所述的制备方法制备得到；

所述驱油用乳化剂包括：质量百分比为94％～98％的乳化剂纯品和余量杂质。

另一方面，本发明实施例提供了一种二元复合驱油剂，所述二元复合驱油剂包括：上述提及的所述的驱油用乳化剂、聚合物、水；

其中，所述驱油用乳化剂的质量百分比为0.05％～0.3％；

所述二元复合驱油剂的粘度为38～45mpa·s。

在一种可能的设计中，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的驱油用乳化剂的制备方法简单，通过使碳原子数为14～16的脂肪醇与环氧乙烷聚合反应得到混合的驱油用乳化剂。该驱油用乳化剂中烃基大碳链基团亲油，聚氧乙烯醚基团亲水，进而使得该驱油用乳化剂与聚合物的配伍性好，对原油的乳化能力强，驱油效率高，适应性广，在三次采油的应用中，该驱油用乳化剂与聚合物复配能够将油水界面张力降低至10^-2mn/m以下，且不会产生结垢现象，利于开采后续处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的驱油用乳化剂的制备方法流程图；

图2是应用实施例1提供的析水率与时间的关系示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种驱油用乳化剂的制备方法，如附图1所示，该制备方法包括：

步骤101、将碳原子数为14～16的脂肪醇、催化剂加入反应器内，向反应器中通入氮气，并对反应器加热至第一预设温度，停止通入氮气。

通过向反应器内通入氮气，能够避免脂肪醇与活性气体发生反应。

步骤102、向反应器中滴加环氧乙烷，进行聚合反应，对反应器加热至第二预设温度后，保温，然后降温至第三预设温度，得到驱油用乳化剂；其中，脂肪醇与环氧乙烷的质量比为0.5～1.5:2～3。

需要说明的是，碳原子数为14～16的脂肪醇包括：碳原子数为14的脂肪醇、碳原子数为15的脂肪醇、碳原子数为16的脂肪醇。每种脂肪醇均可以与环氧乙烷聚合反应，得到相应的乳化剂。脂肪醇与环氧乙烷发生聚合反应，生成含有烷基大碳链基团和聚氧乙烯醚基团的脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂。所以，通过本发明实施例提供的制备方法制备得到的驱油用乳化剂为混合物。

通过将反应器加热至第一预设温度，再由第一预设温度加热至第二预设温度，能够保证每种脂肪醇均与环氧乙烷发生聚合反应，进而保证充分反应。

脂肪醇与环氧乙烷的反应方程式如下：

roh+nc2h4o→ro(c2h4o)nh

其中，r为碳原子数为14～16的碳链，roh为脂肪醇，c2h4o为环氧乙烷，ro(c2h4o)nh为驱油用乳化剂，n可以根据需求量进行调整。

本发明实施例提供的驱油用乳化剂的制备方法简单，通过使碳原子数为14～16的脂肪醇与环氧乙烷聚合反应得到混合的驱油用乳化剂。该驱油用乳化剂中的烃基大碳链基团和聚氧乙烯醚基团，进而使得该驱油用乳化剂与聚合物的配伍性好，对原油的乳化能力强，驱油效率高，适应性广，在三次采油的应用中，该驱油用乳化剂与聚合物复配能够将油水界面张力降低至10^-2mn/m以下，且不会产生结垢现象，利于开采后续处理。

在本发明实施例中，脂肪醇的碳原子数影响制得的驱油用乳化剂的分子量，进而影响驱油用乳化剂的乳化效果。通过选用碳原子数为14～16的脂肪醇，使制得的驱油用乳化剂与聚合物复配后，能够对原油进行充分乳化，进而高效地驱替原油。

脂肪醇与环氧乙烷的质量比对制得的驱油用乳化剂中乳化剂纯品的含量有重要的影响，在本发明实施例中，脂肪醇与环氧乙烷的质量比可以为0.5:2、0.6:2.1、0.7:2.2、0.8:2.3、0.9:2.4、1:2.5、1.1:2.6、1.2:2.7、1.3:2.8、1.4:2.9、1.5:3等。

作为一种示例，脂肪醇与环氧乙烷的质量比为0.8～1.1:2.2～2.6。

如此设置，能够保证脂肪醇与环氧乙烷充分反应，以得到乳化剂纯品含量较高的驱油用乳化剂。

进一步地，脂肪醇与环氧乙烷的质量比可以为1:2.5。

如此设置，能够最大限度地保证脂肪醇与环氧乙烷充分反应，以得到固含量较高的驱油用乳化剂。

在步骤101中，添加催化剂可以催化脂肪醇与环氧乙烷在反应器中发生聚合反应。基于脂肪醇和环氧乙烷，且考虑到催化效果好，反应充分等因素，本发明实施例就催化剂的种类给出以下示例：

催化剂为质量百分比为0.3％～0.6％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液；催化剂与脂肪醇的质量比为8～10:490～510。

其中，氢氧化钾或氢氧化钠的质量百分比可以为0.3％、0.4％、0.5％、0.6％等。催化剂与脂肪醇的质量比可以为8:490、8.5:495、9:500、9.5:505、10:510等。

如此设置，能够在催化剂使用量少的前提下，保证脂肪醇与环氧乙烷充分反应，避免产生杂质。

进一步地，催化剂可以为质量百分比为0.5％的氢氧化钾溶液；催化剂与脂肪醇的质量比可以为9:500。

如此设置，能够在催化剂使用量少的前提下，最大限度地使脂肪醇与环氧乙烷充分反应。

考虑到脂肪醇为混合物，为了能够使每种脂肪醇均与环氧乙烷反应，需要将反应器加热至第一预设温度，第一预设温度可以为100～120℃，例如可以为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃等。

此时，向反应器中滴加环氧乙烷，即可使环氧乙烷与脂肪醇混合物充分反应。

进一步地，为了能够使环氧乙烷与脂肪醇混合物中的其他部分脂肪醇反应，对反应器加热至第二预设温度，第二预设温度可以为170～190℃，例如可以为170℃、175℃、180℃、185℃、190℃等。

在反应器保温后，环氧乙烷与脂肪醇充分反应完毕，可以对反应器进行降温至第三预设温度，以利于将驱油用乳化剂由反应器倒出，降温还对乳化剂的颜色有重要的影响。

作为一种示例，第三预设温度为80～95℃，例如可以为80℃、82℃、84℃、85℃、87℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃等。

如此设置，不仅利于驱油用乳化剂由反应器倒出，还使该驱油用乳化剂具有良好的颜色。

进一步地，考虑到脂肪醇与环氧乙烷能够充分反应，保温的时间可以为1.8～2.5h，例如可以为1.8h、1.9h、2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h等。

在本发明实施例中，反应器可以为不锈钢釜式反应器。

另一方面，本发明实施例提供了一种驱油用乳化剂，该驱油用乳化剂通过上述提及的任一种制备方法制备得到；该驱油用乳化剂包括：质量百分比为94％～98％的乳化剂纯品和余量杂质。

其中，乳化剂纯品的质量百分比可以为94％、95％、96％、97％、98％等。

本发明实施例通过上述提及的任一种制备方法制备得到的驱油用乳化剂，与聚合物的配伍性好，对原油的乳化能力强，驱油效率高，适应性广，在三次采油的应用中，该驱油用乳化剂与聚合物复配能够将油水界面张力降低至10^-2mn/m以下，且不会产生结垢现象，利于开采后续处理。

另一方面，本发明实施例提供了一种二元复合驱油剂，该二元复合驱油剂包括：上述提及的驱油用乳化剂、聚合物、水；其中，驱油用乳化剂的质量百分比为0.05％～0.3％；二元复合驱油剂的粘度为38～45mpa·s。

其中，驱油用乳化剂的质量百分比可以为0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％等。二元复合驱油剂的粘度可以为38mpa·s、39mpa·s、40mpa·s、41mpa·s、42mpa·s、43mpa·s、44mpa·s、45mpa·s等。

本发明实施例提供的二元复合驱油剂，在驱油用乳化剂的质量百分比为0.05％～0.3％，二元复合驱油剂的粘度为38～45mpa·s的范围内，能够使油水界面张力降低至10^-2mn/m以下。该二元复合驱油剂在驱油用乳化剂较低用量的前提下，与原油产生的乳化作用能够优于三元复合驱油剂与原油产生的乳化作用，能够有效提高原油采收率，并且不会出现结垢的现象。

其中，聚合物可以选为多种，能够与上述提及的乳化剂复配即可。在基于容易获取，增粘效果好，价格低廉的前提下，聚合物可以为聚丙烯酰胺。

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。

在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。

其中，烷基苯磺酸盐为大庆油田化工有限公司生产。石油磺酸盐为大庆炼化公司生产。聚合物为大庆炼化公司生产的分子量为1600万的聚丙烯酰胺。

实施例1

本实施例提供了一种驱油用乳化剂，该乳化剂通过以下方法制备得到：将1000kg碳原子数为14～16的脂肪醇加入不锈钢釜式反应器中，再加入18kg质量百分比为0.5％的氢氧化钾溶液。向不锈钢釜式反应器中通入氮气，并加热至110℃，停止通入氮气。向不锈钢式反应器中滴加2500kg环氧乙烷，进行密闭聚合反应。然后使不锈钢式反应器升温至180℃后，保温2h，然后降温至90℃，得到本实施例提供的驱油用乳化剂。

该驱油用乳化剂包括：质量百分比为97％的乳化剂纯品和3％的杂质。

实施例2

本实施例提供了一种驱油用乳化剂，该乳化剂通过以下方法制备得到：将1000kg碳原子数为14～16的脂肪醇加入不锈钢釜式反应器中，再加入16kg质量百分比为0.3％的氢氧化钾溶液。向不锈钢釜式反应器中通入氮气，并加热至100℃，停止通入氮气。向不锈钢式反应器中滴加2200kg环氧乙烷，进行密闭聚合反应。然后使不锈钢式反应器升温至170℃后，保温1.8h，然后降温至80℃，得到本实施例提供的驱油用乳化剂。

该驱油用乳化剂包括：质量百分比为95％的乳化剂纯品和5％的杂质。

实施例3

本实施例提供了一种驱油用乳化剂，该乳化剂通过以下方法制备得到：将1000kg碳原子数为14～16的脂肪醇加入不锈钢釜式反应器中，再加入20kg质量百分比为0.6％的氢氧化钾溶液。向不锈钢釜式反应器中通入氮气，并加热至120℃，停止通入氮气。向不锈钢式反应器中滴加2900kg环氧乙烷，进行密闭反应。然后使不锈钢式反应器升温至190℃后，保温2.5h，然后降温至95℃，得到本实施例提供的驱油用乳化剂。

该驱油用乳化剂包括：质量百分比为98％的乳化剂纯品和2％的杂质。

实施例4

本实施例提供了一种二元复合驱油剂，该二元复合驱油剂包括：实施例1提供的驱油用乳化剂、聚丙烯酰胺和水。其中，驱油用乳化剂的质量百分比为0.3％，该二元复合驱油剂的粘度为40mpa·s。

实施例5

本实施例提供了一种二元复合驱油剂，该二元复合驱油剂包括：实施例2提供的驱油用乳化剂、聚丙烯酰胺和水。其中，驱油用乳化剂的质量百分比为0.1％，该二元复合驱油剂的粘度为42mpa·s。

实施例6

本实施例提供了一种二元复合驱油剂，该二元复合驱油剂包括：实施例3提供的驱油用乳化剂、聚丙烯酰胺和水。其中，驱油用乳化剂的质量百分比为0.08％，该二元复合驱油剂的粘度为38mpa·s。

对比例1

本对比例提供了一种三元复合驱油剂，该三元复合驱油剂包括：质量百分比为1.2％的氢氧化钠、质量百分比为0.3％的烷基甲苯磺酸盐、聚丙烯酰胺、水。该三元复合驱油剂的粘度为40mpa·s。

对比例2

本对比例提供了一种三元复合驱油剂，该三元复合驱油剂包括：质量百分比为1.2％的碳酸钠、质量百分比为0.3％的石油磺酸盐、聚丙烯酰胺、水。该三元复合驱油剂的粘度为40mpa·s。

应用实施例1

本应用实施例对实施例4提供的二元复合驱油剂的乳化性能进行评价。具体评价过程为：分别获取等量的实施例4提供的二元复合驱油剂、对比例1提供的三元复合驱油剂、对比例2提供的三元复合驱油剂作为驱油剂试样，将三种驱油剂试样分别与井口脱气原油混合，得到三种混合体系，并顺次编号为1号、2号、3号。其中，驱油剂试样与井口脱气原油的体积比为0.5:1。将三种混合体系置于乳化震荡仪中震荡，获取三种混合体系在不同时间下的析水率，并作图2。需要说明的是，析水率是浆体达到初凝时析出水分体积占浆体总体积的百分率。析水率越低，说明乳化效果越好。

由附图2可知，在相同时间的条件下，实施例4提供的二元复合驱油剂、井口脱气原油和注入水混合体系的析水率随着时间的延长，析水率增加缓慢，对比例1提供的三元复合驱油剂、井口脱气原油、注入水混合体系，对比例2提供的三元复合驱油剂、井口脱气原油、注入水混合体系的析水率增加较快。在18h后，三种混合体系的析水率基本相同。可见，本发明实施例提供的二元复合驱油剂的乳化效果比含有强碱的三元复合驱油剂及含有弱碱的三元复合驱油剂的乳化效果好。

应用实施例2

本应用实施例对实施例4提供的二元复合驱油剂的驱油性能进行评价。具体评价过程为：根据《sy-t6424-2000复合驱油体系性能测试方法》标准提供的方法对实施例4提供的二元复合驱油剂的驱油性能进行评价。获取第一贝雷岩心和第二贝雷岩心，获取两份等量的实施例4提供的二元复合驱油剂，分别对第一贝雷岩心和第二贝雷岩心进行驱替。具体地，先对第一贝雷岩心和第二贝雷岩心进行水驱，当水驱至含水100％时，注入0.3倍孔隙体积(pv)的实施例4提供的二元复合驱油剂，然后再注入0.2pv聚丙烯酰胺保护段塞溶液(聚丙烯酰胺的质量百分比为0.18％)，最后水驱至含水100％时结束。具体试验参数详见表1。

表1

注：ooip指的是原始石油地质储量，是originaloilinplace的缩写。

由表1可知，实施例4提供的二元复合驱油剂比水驱时的采收率高，且实施例4提供的二元复合驱油剂对第一贝雷岩心和第二贝雷岩心提高的采收率分别为24.83％(ooip)和23.69％(ooip)。可见，本发明实施例提供的包括驱油用乳化剂的二元复合驱油剂能够使采收率提高20％(ooip)以上，能够作为性能稳定的高效驱油剂产品。

综上，本发明实施例提供的包含上述提及的驱油用乳化剂的二元复合驱油剂中不包括碱，但该二元复合驱油剂具有优异的乳化效果，而且其乳化效果优于含碱的三元复合驱油剂，其可将油水界面张力降低至10^-2mn/m以下，还能够使采收率提高20％(ooip)以上，能够满足三次采油的使用要求。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。