有機酸或其鹽在表面活性劑基增強采油配制物和技術中的用圖
【專利說明】有機酸或其鹽在表面活性劑基増強采油配制物和技術中的 用途 發明領域
[0001] 本公開涉及含有非離子表面活性劑，選自檸檬酸、二甘醇酸、乙醇酸的有機酸及其 鹽和注入水的表面活性劑配制物，和涉及使用這種表面活性劑配制物從地下儲層中采收化 石流體的方法。
[0002] 背景信息
[0003] 化石流體通常如下來從地下地層采收：用一個或多個井穿透地層，并且泵送或使 化石流體通過該井流到地面。在初次采收中，天然驅動能量，例如下面的活動水驅動或者在 某個最小壓力下的氣體，會具有足夠的壓力來驅動流體到達井，然后到達地面。在許多情況 中，天然驅動能量不足以或者變得不足以使流體流到井。因此，在天然驅動能量耗盡后，相 當部分的待采收化石流體會保持在地層中。在這種情況中，必須使用不同的二次或三次采 收技術來采收剩余的流體。
[0004] 一項這種技術包括通過一個或多個注入井將水注入以朝著生產井驅動殘留的流 體。當注入水不再產生可接受的生產率時，生產井必須廢棄或者經過其他方法來進一步增 加提取。已知多種方法，包括蒸汽注采、聚合物注采、堿注采、用二氧化碳的可混溶注采和用 表面活性劑水溶液注采。對于用表面活性劑水溶液注采來說，將表面活性劑包添加到注入 水中，并且注入井中來降低注入水和化石流體相之間的界面張力，因此使化石流體提取增 加。在進行這種方法時，本領域技術人員面臨的挑戰是確定構成表面活性劑包的組分的有 效組合。通常必須嘗試許多組合，然后才能夠配制合適的表面活性劑包，其對于許多地層的 鹵水中存在的多價陽離子具有良好的耐受性，以及在地層的巖石上具有低吸附性。例如：
[0005] 美國專利3, 811，504公開了使用三表面活性劑體系，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] 美國專利3, 890, 239公開了一種可用于從地層中采油的表面活性劑組合物，其包 含有機磺酸酯、硫酸化的或磺化的烷氧基化醇和聚亞烷基二醇醇醚；
[0007] 美國專利4, 463, 806公開了一種表面活性劑包，其含有水溶性醚連接的磺酸酯、 醇和石油磺酸酯或烷基苯磺酸酯；
[0008] 美國專利7, 629, 299公開了使用衍生自不飽和醇醚的醇醚磺酸酯；
[0009] 美國專利公布2005/01999395公開了將堿和衍生自a-烯烴的烷芳基磺酸酯表面 活性劑用于從地層中采油；
[0010] 美國專利公布2006/0185845公開了一種組合物，其包含脂族陰離子表面活性劑 和脂族非離子添加劑，用于處理地層；
[0011] 美國專利公布2007/0191633公開了一種用于采油的共混物，其含有水或鹵水、醇 或醇醚和雙官能陰離子表面活性劑；
[0012] 美國專利公布2009/0270281公開了一種表面活性劑混合物，其包含具有12-30個 碳的烴基和具有6-11個碳原子的支化的烴，用于三次油提取；
[0013] 美國專利公布2011/0046024公開了使用烷基化羥基芳族磺酸酯、溶劑、鈍化劑和 聚合物來從地層中采油；
[0014] 美國專利公布2011/0048721公開了使用高分子量硫酸化的內烯烴磺酸酯硫酸酯 和高分子量二烷基酚烷氧基化的磺酸酯硫酸酯來用于油采收；
[0015] 美國專利公布2011/0190174公開了三苯乙烯基酚烷氧基化的硫酸酯和它們在油 采收應用中作為表面活性劑的用途。
[0016] 美國專利公布2011/0281779公開了一種陰離子醚表面活性劑的用途，其包含衍 生自格爾伯特醇（Guerbetalcohol)的支化的疏水物基團；和
[0017] 美國專利公布2013/0068312公開了一種非離子表面活性劑和金屬鹽。
[0018] 盡管現有技術現狀如此，但是一直需要一種新的表面活性劑包和配制物，其可以 用采收化石流體，特別是在高鹽度和高溫條件下采收。本文提供了解決本領域該需求的表 面活性劑包和表面活性劑配制物，以及使用這種配制物的方法。
【發明內容】
[0019] 本公開涉及一種用于處理含有化石流體的地下地層的表面活性劑配制物，其包含 非離子表面活性劑，選自檸檬酸、二甘醇酸、乙醇酸的有機酸及其鹽，和注入水。
[0020] 在另一實施方案中，本公開提供一種制備用于處理含有化石流體的地下地層的表 面活性劑配制物的方法，其將非離子表面活性劑與選自檸檬酸、二甘醇酸、乙醇酸的有機酸 及其鹽和注入水合并。
[0021] 在又一實施方案中，本公開提供了一種從地下地層采收化石流體的方法，其將含 有非離子表面活性劑，選自檸檬酸、二甘醇酸、乙醇酸的有機酸及其鹽和注入水的表面活性 劑配制物注入到位于地下地層中的一個或多個注入井中，并且從一個或多個生產井中采收 化石流體。注入井和生產井可以是相同的井或者不同的井。
[0022] 在又一實施方案中，本公開涉及一種用于處理含有化石流體的地下地層的表面活 性劑包，其包含非離子表面活性劑和選自檸檬酸、二甘醇酸、乙醇酸的有機酸及其鹽。
【具體實施方式】
[0023] 如果出現在本文中，則術語"包含"及其派生詞不意圖排除任何另外的組分、步驟 或程序的存在，無論其是否在此公開。為了避免任何疑義，除非有相反的指示，否則本文使 用術語"包含"所要求保護的全部配制物可以包含任何另外的添加劑、助劑或化合物。相 反，如果出現在本文中，術語"基本由……組成"則從任何隨后的限定范圍中排除任何其他 組分、步驟或程序，除了對于操作性來說并非本質的那些之外，和如果使用時，術語"由…… 組成"排除了任何沒有明確描述或列出的組分、步驟或程序。除非另有指示，否則術語"或" 指的是所列的成員單獨以及任意組合。
[0024] 冠詞"一個"和"一種"在本文中用于表示一個或多于一個（即至少一個）的該冠 詞的語法賓語。例如"一種非離子表面活性劑"表示一種非離子表面活性劑或者大于一種 的非離子表面活性劑。
[0025] 短語"在一個實施方案中"、"根據一個實施方案"等通常表示在該短語之后的具體 的特征、結構或特性被包括在本發明的至少一個實施方案中，并且可以包括在本發明的多 于一個的實施方案中。重要的是，該短語不必然指相同的實施方案。
[0026] 如果說明書記載組分或特征"可以"、"能夠"、"會"或"可能"包括或具有一定特性， 則該特定的組分或特征不是必須包括或具有該特性。
[0027] 對于處理含有化石流體的地下地層的方法來說，術語"處理"包括使用本領域已知 的任何適宜方式將化學品置于地下地層內，例如將該化學品泵送、注入、傾倒、釋放、置換、 擠壓、定位或循環到井、井筒或地下地層。
[0028] 術語"化石流體"包括油質材料，例如在油田沉積物、油頁巖、瀝青砂、重油沉積物 等中發現的那些。化石流體通常是天然存在的烴的混合物，其可以煉制成柴油、汽油、加熱 用油、噴氣機油、煤油和被稱作石化產品的其他產品。來源于地下地層的化石流體可以包括 但不限于油母質、瀝青、焦瀝青、瀝青質、油或其組合。
[0029] 術語"烷基"包括直鏈和支鏈基團以及環狀基團二者。除非另有規定，否則直鏈和 支鏈基團可以具有高至30個碳原子。環狀基團可以是單環或多環，在一些實施方案中可以 具有3-10個碳原子。術語"亞烷基"是上面所定義的烷基的二價形式。
[0030] 術語"芳基"包括碳環芳族環或環體系，例如具有1、2或3個環和任選在環中含有 至少一個雜原子（例如0、s或N)。芳基的例子包括苯基、萘基、聯苯基、芴基、呋喃基、噻吩 基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、異吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、 噁唑基和噻唑基。
[0031] 術語"烷芳基"指的是連接有烷基的芳基結構部分。
[0032] 術語"烷基酚"指的是連接有烷基的酚結構部分。
[0033] 術語"堿金屬"指的是鋰、鈉或鉀。
[0034] 術語"堿土金屬"指的是鈣、鋇、鎂或鍶。
[0035] 術語"低級碳鏈醇"指的是具有不多于10個碳原子的醇。
[0036] 作為此處使用的，"表面活性劑"指的是降低兩種液體之間的界面張力的化學化合 物。
[0037] 術語"非離子表面活性劑"指的是形成該表面活性劑的分子不帶電的表面活性劑。
[0038] 作為本文中使用的，術語"基本上不含"當涉及到材料在配制物中基本不存在來使 用時，其表示這種材料如果存在的話，則完全是作為偶然的雜質或副產物而存在。換言之， 該材料不影響配制物的性能。
[0039] 短語"地下地層"包括低于暴露的地面的區域以及低于被水例如海水或淡水覆蓋 的地面的區域。地下地層中的溫度可以是約25°F-約300°F。在一些實施方案中，地層 的溫度是至少約100°F，在其他實施方案中地層的溫度是至少約125°F，而在其他實施方 案中，地層的溫度是至少約150°F。
[0040] 本公開總體上提供一種表面活性劑配制物，用于處理和從地下地層采收化石流 體，和特別是用于在高鹽度和/或高溫條件下處理和從地下地層采收化石流體。根據一個 實施方案，該表面活性劑配制物包含非離子表面活性劑，選自檸檬酸、二甘醇酸、乙醇酸的 有機酸及其鹽，和注入水。已經令人驚訝地發現，加入少量的有機酸或其鹽到該表面活性劑 配制物中增加了該配制物對于鹽度和硬度的耐受性（特別是在高鹽度條件）以及在高溫條 件的相穩定性。當該表面活性劑配制物與油混合時，還觀察到超低的界面張力。此外，可 以明顯減少或者消除在表面活性劑配制物通常存在的另外的組分例如羧化的表面活性劑 (其通常被包含來改進該表面活性劑配制物的穩定性），由此加速了有效配制物的開發過 程以及降低了配制物的成