專利名稱：一種兩性表面活性劑復配的表面活性劑配方體系及其在三次采油中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種兩性表面活性劑復配的表面活性劑配方體系，及其在三次采油中的應用。
背景技術：
在石油開采技術中應用表面活性劑采油研究起始于二十世紀三十年代初，至今有70多年的歷史。七十多年來，無論理論和實踐上都獲得了很大的發展，目前，基本上形成了以下幾種注入體系。(1)活性水驅，(2)膠束溶液驅，(3)低界面張力體系驅油，(4)三元復合驅。其中三元復合驅(堿-聚合物-表面活性劑)是二十世紀八十年代才發展起來的一種提高原油采收率的新方法，由于這種方法在低表面活性劑用量的情況下仍能獲得較高的驅油效率，因此，它已經成為在經濟和技術上都很成功的提高原油采收率的新技術。
在油田進入高含水期后，剩余油以不連續的油滴被圈閉在油藏巖石的孔隙中，作用于油滴上的兩個主要力是粘滯力和毛細管力。如果使用適當的表面活性劑體系，降低油水間的界面張力，便減少了使殘余油移動時油滴變形所帶來的阻力，從而提高原油采收率。
有關三元復合驅油體系方面的研究內容，國內外已有大量的文獻報道，如、US4216097等都對現場應用的驅油劑配方中使用的表面活性劑組分都作了詳細介紹。其中表面活性劑主要以羧基甜菜堿和磺基甜菜堿單獨使用在水驅中抗鈣鎂離子的應用，而本發明所述的主要以羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的表面活性劑配方體系，及其在三次采油中的應用，從而提高原油采收率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的表面活性劑配方體系，在無堿條件下，與原油形成10-2mN/m的低界面張力。在含堿條件下，與原油形成10-3～10-4mN/m的超低界面張力。
本發明的另外一個目的是提供上述表面活性劑配方體系在三次采油中的應用。
經過大量的實驗，一種含兩性表面活性劑復配的表面活性劑配方體系，該配方體系包括以下幾種成分(1)羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的表面活性劑為0.001％～0.5％(重量)；(2)聚合物為0～0.5％(重量)；(3)堿為0～2.0％(重量)；(4)余量為油田注入清水或污水。
該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式為 其中R為C14～C22中的任意一種烷基；n為1～3中的任意一個；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式為
和/或 其中R為C14～C22中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶9～9∶1。
表面活性劑配方體系中，優選為該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C20中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C14～C20中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶5～5∶1。
表面活性劑配方體系中，進一步優選為該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C20中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C14～C18中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶3～3∶1。
表面活性劑配方體系中，再進一步優選為該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C20中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C14～C18中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶2～3∶1。
表面活性劑配方體系中，再進一步優選為該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C18中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的的分子式中R為C16～C18中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶1～3∶1。
最優選為該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C18烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式為 其中R為C18烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為2∶1。
該表面活性劑配方體系配制成的表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系與地下原油可以達到10-2mN/m的低界面張力，可有效地驅替油層中的剩余油，提高原油采收率20％以上。表面活性劑——聚合物——堿三元復合驅油體系與地下原油可以達到10-3～10-4mN/m的超低界面張力，可有效地驅替油層中的剩余油，提高原油采收率25％以上。
本發明所述配方體系在三次采油中的應用，在配方體系中可以加入聚合物，聚合物為水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～5000萬。它具有控制粘度的作用。本發明所述的一種用于三次采油用表面活性劑配方體系在實際應用，當油田是均質地層或低滲透油田時，就不需要加入聚合物，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽或堿；對于中高滲透油田，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽或堿，還可以進一步加聚合物，都能夠達到最佳驅油效果。
本發明所述配方體系在三次采油中的應用，在配方體系中可以加入堿，堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、硅酸鈉中的任意一種。
本發明所述配方體系在三次采油中的應用，在表面活性劑配方體系中還可以加入助劑，用來提高表面活性劑配方體系的流動性和溶解度，所述的助劑為醇類、醚類、鹽類中的任意一種或多種混合而成的助劑。這里用的是C1～C12的一元醇、乙二醇、丙三醇、乙二醇醚、丙二醇醚、氯化鈉，氯化鉀、尿素中的任意一種或多種混合而成的助劑。
綜上所述，在實際應用中，由于油田區塊的不同，油藏條件不一致，原油、地下水、粘土礦物的成分不同，因此針對不同的油藏條件，就可選擇不同組合、不同比例制成表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系或表面活性劑——聚合物——堿三元復合驅油體系，以達到最佳驅油效果。
本發明具有以下優點(1)具有良好的耐酸、耐溫、耐堿和電解質性能及易于生物降解的特性；(2)可以提高原油采收率25％(OOIP)以上，且成本很低，可以為油田帶來巨大的經濟效益。
本發明用下面的實施例進行詳細說明，這些實施例只用來說明效果，而不是限制本發明的范圍。
如無特別說明，實施例中使用的試劑和測試儀器如下一、使用試劑N，N-二甲基十八羧基甜菜堿新合成N，N-二甲基十八磺基甜菜堿新合成水溶性聚丙烯酰胺 大慶油田助劑廠生產(抗鹽聚合物)實驗水 大慶油田采油四廠清水、四廠污水原油 大慶油田脫水原油二、測試儀器500型旋轉滴界面張力儀美國德克薩斯大學生產實驗溫度45℃實施例實施例一N，N-二甲基十八羧基甜菜堿的合成將269g十八叔胺、130g的氯乙酸鈉、200ml水和300ml異丙醇加入到帶有冷凝器和攪拌器的1000ml三口燒瓶中，充分混合后升溫到70℃反應10小時，靜止加熱除去水與異丙醇，用正丙醇萃取產物和未反應的原料，再除去正丙醇并用石油醚萃取未反應的原料，然后除去石油醚得到純的產品。
實施例二一種表面活性劑配方體系的合成取N，N-二甲基十八羧基甜菜堿0.06g，N，N-二甲基十八磺基甜菜堿0.04g聚丙烯酰胺0.25g，氫氧化鈉0.4g水99.25g，攪拌30分鐘，得到一種表面活性劑配方體系。
實施例三N，N-二甲基十八羧基甜菜堿為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在氫氧化鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2～10-3mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例四N，N-二甲基十八磺基甜菜堿為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在氫氧化鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2～10-3mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例五N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，濃度為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在氫氧化鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例六N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為1.5∶1，濃度為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在氫氧化鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例七N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為1∶1.5，濃度為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在氫氧化鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例八N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，濃度為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在碳酸鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例九N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十六磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，濃度為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在碳酸鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例十N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十六磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，濃度為0.001～0.1％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-2mN/m的低界面張力，可以在氫氧化鈉0.1～0.5％(重量)使配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發生變化。
實施例十一在氣測滲透率為1000md，巖芯中先注入二元段塞，其組成為上述表面活性劑(N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，在氫氧化鈉0.5％(重量))配制成的表面活性劑——聚合物——堿三元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，再注入后續段塞0.1PV(孔隙體積)聚合物，可以提高原油的采收率25％(00IP)以上。
實施例十二在氣測滲透率為1000md，巖芯中先注入二元段塞，其組成為上述表面活性劑(N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為1.5∶1，在氫氧化鈉0.5％(重量))配制成的表面活性劑——聚合物——堿三元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，再注入后續段塞0.1PV(孔隙體積)聚合物，可以提高原油的采收率25％(OOIP)以上。
實施例十三在氣測滲透率為1000md，巖芯中先注入二元段塞，其組成為上述表面活性劑(N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，在碳酸鈉0.5％(重量))配制成的表面活性劑——聚合物——堿三元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，再注入后續段塞0.1PV(孔隙體積)聚合物，可以提高原油的采收率25％(OOIP)以上。
實施例十四在氣測滲透率為200md，巖芯中先注入上述表面活性劑配方體系(N，N-二甲基十八羧基甜菜堿和N，N-二甲基十八磺基甜菜堿的復配的比例為2∶1，在碳酸鈉0.5％(重量))配制成的表面活性劑——聚合物——堿三元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，可以提高原油的采收率15％(OOIP)以上。
權利要求
1.一種兩性表面活性劑復配的表面活性劑配方體系，該配方體系包括以下幾種成分(1)羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的表面活性劑為0.001％～0.5％(重量)；(2)聚合物為0～0.5％(重量)；(3)堿為0～2.0％(重量)；(4)余量為油田注入清水或污水；該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式為 其中R為C14～C22中的任意一種烷基；n為1～3中的任意一個；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式為 和/或 其中R為C14～C22中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶9～9∶1。
2.根據權利要求1所述的表面活性劑配方體系，該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C20中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C14～C20中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶5～5∶1。
3.根據權利要求1或2所述的表面活性劑配方體系，該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C20中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C14～C18中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶3～3∶1。
4.根據權利要求1～3之一所述的表面活性劑配方體系，該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C20中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C14～C18中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶2～3∶1。
5.根據權利要求1～4之一所述的表面活性劑配方體系，該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C16～C18中的任意一種烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的的分子式中R為C16～C18中的任意一種烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為1∶1～3∶1。
6.根據權利要求1～5之一所述的表面活性劑配方體系，該羧基甜菜堿表面活性劑的分子式中R為C18烷基、n為1；該磺基甜菜堿表面活性劑的分子式為 其中R為C18烷基；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿復配的比例為2∶1。
7.根據權利要求1所述的表面活性劑配方體系，其特征在于，可以加入聚合物，聚合物為水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～5000萬。
8.根據權利要求1～7之一所述的表面活性劑配方體系，其特征在于，堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、硅酸鈉中的任意一種。
9.根據權利要求1～8之一所述的表面活性劑配方體系，其特征在于，在表面活性劑配方體系中還可以加入助劑，所述的助劑為醇類、醚類、鹽類中的任意一種或多種混合而成的助劑。
10.根據權利要求1～9之一所述的表面活性劑配方體系在三次采油中的應用，其特征在于，對于低滲透油田，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽或堿與地下原油能夠達到10-2～10-4mN/m的超低界面張力，提高原油采收率；對于中高滲透油田，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽或堿，還可以進一步加聚合物與地下原油能夠達到10-2～10-4mN/m的超低界面張力，提高原油采收率。
全文摘要
本發明涉及一種含兩性表面活性劑復配的表面活性劑配方體系，及其在三次采油中的應用。在配方體系中也可以加入一些助劑、堿、鹽、聚合物和水，均勻混合而成。該表面活性劑配方體系配制成的表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系與地下原油可以達到10
文檔編號C09K8/584GK1814691SQ200510004859
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月3日 優先權日2005年2月3日
發明者劉春德 申請人:劉春德