用于表面活性剂配制物的生物可降解螯合剂的制作方法
【专利摘要】本公开提供了一种表面活性剂组合物，用于处理和从含油地下地层采收油。表面活性剂组合物包含主表面活性剂和生物可降解螯合剂，该生物可降解螯合剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐。该组合物可以注入一个或多个注入井中和注入地下地层中，然后可以从一个或多个生产井采收油。
【专利说明】用于表面活性剂配制物的生物可降解螯合剂 发明领域
[0001] 本公开涉及含有主表面活性剂和生物可降解螯合剂的表面活性剂组合物，以及利 用该组合物从地下含油储层采油的方法。
[0002] 背景信息
[0003] 原油可以通过通常成为一次、二次和三次采收的方法从含油储层采收。在一次采 收中，通过利用由油中存在的气体或水施加在地下油池的压力，经由生产井产油。通过该方 法采收原位油的约20%。一旦压力用尽，就必须利用其他手段来采收其余的油。在二次和 三次采收过程中，可以经由注入流体或气体来驱替井以强制油到达地面。水驱法是最广泛 使用的流体。但是，水替换油并不容易，因为两种流体之间界面张力高，这导致高毛细压力， 将油俘获在多孔介质中。
[0004] 已经试图向注入流体中添加化学品以进一步改进驱替技术中的油采收。一个或多 个有前景的方案包括向注入流体添加表面活性剂和任选的碱，以形成表面活性剂聚合物配 制物或碱性表面活性剂聚合物配制物。虽然并没有完全理由所有牵涉的机理，广泛地据信 使用这种配制物有助于减小储层中的油-水界面张力，由此增强油采收。可以添加的典型 的表面活性剂包括醚硫酸盐、醚羧酸盐、内烯烃磺酸盐或烷基/烷基芳基磺酸盐。虽然各表 面活性剂化合物在它们的温度适应性方面不同，但是上面所列的全部表面活性剂在注入流 体中所含的二价离子（例如钙和镁）存在下表现出有限的性能。在软化处理中除去二价离 子显著增加了成本，并且可能在海上或偏远地区带来障碍。已经使用了向驱替流体添加乙 二胺四乙酸（EDTA)、EDTA盐、次氮基三乙酸（NTA)和磷酸盐，以螯合二价离子（参见例如US 专利8, 188, 012和美国专利公布2011/0290482)。但是，NTA是已知的致癌物质，而EDTA、 EDTA盐和磷酸盐苦于生物可降解性差。
[0005] 发明概述
[0006] 本公开涉及用于处理含油地下地层的表面活性剂组合物，其包含主表面活性剂和 生物可降解螯合剂，该生物可降解螯合剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐。
[0007] 在另一实施方案中，本公开提供了一种制备用于处理含油地下地层的表面活性剂 组合物的方法，其包括将主表面活性剂与生物可降解螯合剂和水合并，该生物可降解螯合 剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐。
[0008] 在又一实施方案中，本公开提供一种从含油地下地层采收油的方法，其包括将含 有主表面活性剂和生物可降解螯合剂和水的表面活性剂组合物注入一个或多个注入井中 和注入地下地层中，并从一个或多个生产井采收油，该生物可降解螯合剂包含乙二胺二琥 珀酸和/或其钠盐。注入井和生产井可以是相同的井或不同的井。
[0009] 详细说明
[0010] 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"所要求保护的全部组合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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 对于处理含油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、挤压、定位或 循环到含油地下地层中。
[0015] 术语"烷基"包括直链和支链基团以及环状基团。在一些实施方案中，除非另外说 明，烷基可以具有多至40个碳（在一些实施方案中，多至30、20、15、12、10、8、7、6或5个 碳）。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。
[0016] 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0、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。
[0017] 术语"烷基芳基"指的是其上连接有烷基的芳基结构部分。
[0018] 术语"碱金属"指的是周期表的IA族金属。
[0019] 作为本文中使用的，术语"基本没有"当涉及到物质在组合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 物质不影响组合物的性能。
[0020] 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。
[0021] 本公开总体上提供了一种表面活性剂组合物，用于处理和从含油地下地层采收 油。根据一个实施方案，表面活性剂组合物包含主表面活性剂和生物可降解螯合剂，该生物 可降解螯合剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐。已经令人惊奇地发现，向该组合物中添 加乙二胺二琥珀酸及其钠盐充当螯合剂，以阻止二价阳离子例如钙、镁、钡和锶沉淀。使用 乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐使得：消除软化含有二价阳离子的水的需要，和涉及到软化 的固有成本；消除处置来自该软化过程的淤泥的成本；和消除较高品质水的使用，由此允 许使用本地水，而不是从遥远的位置获得和运输较高品质水。此外，乙二胺二琥珀酸和/或 其钠盐充当碱性剂以：将表面活性剂组合物的PH值提高到高水平，在该水平可以从活性原 油中的萘酸生成天然皂；改变地层的可湿性；提高已注入的表面活性剂组合物的粘度；降 低表面活性剂对地层内岩石的吸附；和以其他方式使大部分残油移动起来，并且通过多种 公知和既有的机理流到生产井。并且，可以消除或大幅减少辅助表面活性剂和溶剂（通常 包含以改进表面活性剂组合物的稳定性），由此降低成本。最后，乙二胺二琥珀酸及其钠盐 是生物可降解的，使该组合物环境友好。
[0022] 如上所述，表面活性剂组合物包含主表面活性剂。根据一个实施方案，主表面活性 剂包括烷基芳基磺酸盐。在具体的实施方案中，烷基芳基磺酸盐是由通式（I)所代表的化 合物：
[0023]
【权利要求】
1. 一种用于处理含油地下地层的表面活性剂组合物，其包含主表面活性剂和生物可降 解螯合剂，该生物可降解螯合剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐。
2. 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是烷基芳基磺酸 盐。
3. 根据权利要求2所述的表面活性剂组合物，其中该烷基芳基磺酸盐是通式（I)所代 表的的化合物：
其中R1是氢或含有1-3个碳原子的烷基，R2是氢或含有1-3个碳原子的烷基，R3是具 有8-40个碳的烷基，和M是一价阳离子。
4. 根据权利要求3所述的表面活性剂组合物，其中M是碱金属、铵或独立地由1-4个具 有1-15个碳的脂族或芳族烃基取代的铵。
5. 根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中至少50重量％的乙二胺二琥珀酸和 /或其钠盐为[S，S]形式，基于乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐的总重量计。
6. 根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐由粗 马来酸酐和二亚乙基胺合成。
7. 根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中表面活性剂组合物基本上不含 EDTA、EDTA盐和磷酸盐。
8. 根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中该组合物进一步包含辅助表面活性 齐U、溶剂或聚合物。
9. 根据权利要求1所述的表面活性剂组合物，其中该组合物进一步包含水。
10. 根据权利要求9所述的表面活性剂组合物，其中该水是硬水或硬卤水。
11. 一种制备用于处理含油地下地层的表面活性剂组合物的方法，其包括将主表面活 性剂与生物可降解螯合剂和水合并，该生物可降解螯合剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠 盐。
12. -种从含油地下地层采收油的方法，其包括将含有主表面活性剂和生物可降解螯 合剂和水的表面活性剂组合物注入一个或多个注入井中，从而随后从一个或多个生产井产 油，该生物可降解螯合剂包含乙二胺二琥珀酸和/或其钠盐。
【文档编号】E21B43/22GK104246125SQ201380019994
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2012年10月1日
【发明者】S·S·格达瓦尔斯, D·C·刘易斯, G·比斯曼斯, L·C·萨拉查, F·W·米勒 申请人:亨斯迈石油化学有限责任公司