一種油-水超低界面張力無堿驅油劑、無堿化學復合驅油劑及其用于三次采油的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于石油開采領域，具體涉及用于三次采油中的無堿化學復合驅油劑。
【背景技術】
[0002] 能源問題已經成為我國經濟發展面臨的嚴峻問題，隨著國際油價的不斷提高和勘 探新油田成本的增加，使得人們對提高現有油田采收率提出了更高的要求。
[0003] 隨著70年代三次采油技術的開發，僅化學驅就開發出三種技術：表面活性劑驅、 聚合物驅和堿水驅。表面活性劑和堿水驅油的機理是以形成超低界面張力為基礎的，而單 注聚合物或注入表面活性劑后又注入聚合物，則是控制流動度，從而也就提高了原油采收 率。注入到油藏中的堿水與存在于石油中烴類衍生物中的脂肪酸發生化學反應，就地形成 脂肪酸鈉鹽，這些表面活性劑促使形成超低界面張力。
[0004] 目前普遍采用的未避免含堿的三元復合驅油體系造成的粘土從巖石表面脫落、設 備和管道形成堿垢沉積物，腐蝕管道設備乃至破壞地層毛細結構等，已影響到了三次采油 的工作，表面活性劑/聚合物的不含堿的二元復合驅技術成為研究熱點。在無堿的條件下 將原油/水降至超低界面張力（10_3mN/m數量級及以下)的指標對表面活性劑提出了很高的 要求，目前使用的傳統的石油磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽等表面活性劑都無法滿足需要，因為 其在無堿條件下，較難使表面活性劑溶液的油-水界面張力降至10_3mN/m數量級，而且石油 磺酸鹽屬于普通陰離子表面活性劑，其耐硬水及耐鹽性能較差，使用濃度亦較大。在陰離子 表面活性劑長鏈烷基鏈中嵌入乙氧基團，形成陰-非離子型表面活性劑，可用于高礦化度、 較高溫度的油層驅油，還可以通過調節碳鏈長度以及EO的個數來達到親水親油平衡。甜菜 堿型兩性表面活性劑具有優良的應用性能，有著良好的抗鹽性、抗溫性、低吸附損失、乳化 性和配伍性能，能適用于高礦化度和低滲透油層，有廣闊的發展前景。烷基酰胺羧基甜菜堿 和羥磺基甜菜堿都是優良的驅油劑，已有相關專利和文獻報道。
[0005] 從表面活性劑驅的發展趨勢來看，已不是單一的表面活性劑驅，而是各種化學成 分彼此之間相互結合。特別是對于高溫、高礦化度的油藏，單一使用表面活性劑驅油存在著 活性劑波及系數低、驅油效率差、吸附損失嚴重、成本高等缺點。因此，在實際采油中人們通 過不同種類表面活性劑與助劑或者不同種類表面活性劑之間進行合理的復配，但現有技術 中，均存在著形成超低界面張力不夠理想。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是，提供一種油-水超低界面張力無堿驅油劑，以及用該驅油劑配 制的無堿化學復合驅油劑，用于三次采油，克服現有技術存在的缺陷，在原油-水中達到穩 定的超低界面張力。
[0007] 本發明通過以下技術方案實現： 一種油-水超低界面張力無堿驅油劑，按質量比由以下組分混合而成： 種甜菜堿型兩性表面活性劑15~30%、脂肪醇醚衍生物型陰離子表面活性劑5~20%、其 余為去離子水。
[0008] 所述的甜菜堿型兩性表面活性劑為長鏈烷基酰胺羧基甜菜堿 RCONH (CH2) 3N+ (CH3) 2CH2C00Na 和長鏈烷基酰胺羥磺基甜菜堿 RCONH (CH2) 3N+ (CH3) 2CH2CH (OH) CH2SO3Na的一種或兩種混合。其中R為15~22個碳的烷基，優選為20-22個碳的烷基。
[0009] 所述的脂肪醇醚衍生物型陰離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉 RO(CH2CH2O)IiCH2CH2SO 3Na或/和脂肪醇聚氧乙烯醚丙酸鈉 RO(CH2CH2O)nCH2CH2COONa的混合 物，其中脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉0-50%、脂肪醇聚氧乙烯醚丙酸鈉50-100%。其中R為 15~22個碳的烷基，優選為20-22個碳的烷基，η平均為2~4。
[0010] 用上述一種油-水超低界面張力無堿驅油劑制得化學復合無堿驅油劑，所述化學 復合無堿驅油劑由油-水超低界面張力無堿驅油劑和水混合而成，按質量比，混合物質中 甜菜堿型兩性表面活性劑和脂肪醇醚衍生物型陰離子表面活性劑合計為〇. 05、. 3%，余量 為水。
[0011] 所述的水為去離子水、自來水、河塘水、硬水或油田原油水的一種或幾種混合。
[0012] 化學復合無堿驅油劑的制備方法，包括如下步驟： 上述的組分質量比，將脂肪醇醚衍生物型陰離子表面活性劑加入水中攪拌均勻，然后 加入甜菜堿型兩性表面活性劑，攪拌均勻后得到；或向油-水超低界面張力無堿驅油劑中 加水，直至達到上述的組分質量比。
[0013] 本發明與現有技術相比具有如下有益效果： 一、本發明提供的無堿化學復合驅油劑由甜菜堿和脂肪醇醚衍生物組成，其界面張力 性能超過了單獨的甜菜堿和脂肪醇醚衍生物，在中低溫、低礦化度油藏和高溫高礦化度油 藏原油中達到穩定的超低界面張力，并且在不同的油藏條件下具有長期的穩定性。
[0014] 二、甜菜堿型兩性表面活性劑和脂肪醇醚衍生物型陰離子表面活性劑的復配驅油 應用于三次采油，其耐硬水及耐鹽性能好，使用質量濃度可在0. 05%，遠低于使用石油磺酸 鹽，綜合使用效果優于石油磺酸鹽。這種協同效應的驅油效果遠遠大于單一化學驅的效果， 從而大大降低殘余油飽和度，提高了驅油效率，達到最佳的驅油效果。
[0015] 三、現有的堿驅油劑石油磺酸鹽，由于需用堿，帶來較多的不良作用；對于無堿驅 油的石油磺酸鹽，則較難達到油-水界面張力10_3mN/m數量級，而且其表面活性劑的使用濃 度一般為0.3%及以上；同時石油磺酸鹽耐硬水及鹽能力差。本無堿復配體系具有良好的 抗鹽性、抗硬水性、顯著降低油-水界面張力、在巖石表面吸附損失小，可使油-水界面張力 l(T3mN/m數量級，其表面活性劑的使用濃度可在0. 05%，極大地降低了表面活性劑的用量， 達到最佳的驅油效果。
[0016] 四、現有的驅油劑甜菜堿一般為烷基碳鏈C12-18,本發明中的烷基酰胺甜菜堿烷 基碳鏈為C16-22,尤其在更高烷基碳鏈產品中，其表面活性劑親油性更強，使用量較少、無 堿情況下降低油-水界面張力的能力更好。
[0017] 五、現有的驅油劑脂肪醇醚非離子表面活性劑或脂肪醇醚乙酸鹽和磺酸鹽陰離子 表面活性劑，前者存在濁點而較難實際應用于驅油劑，后者的烷基鏈一般為C12-16,親油性 不夠，較難達到油-水界面張力l(T3mN/m數量級。本發明的脂肪醇聚氧乙烯醚丙酸鈉和脂 肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉的烷基鏈為C16-22,具有更高的親油性，在使用量較少、無堿情況下 降低油-水界面張力的能力更好。
[0018] 六、本發明采用創新性的甜菜堿型兩性表面活性劑和脂肪醇醚衍生物型陰離子表 面活性劑的復配驅油，致使兩種類型表面活性劑產生協同效應，在滿足抗鹽、抗硬水、顯著 降低油水界面張力及在巖石表面吸附損失小的性能下，達到了在極低使用濃度（0.05%)下， 就能達到油-水界面張力10_3mN/m數量級。低于其它驅油劑0.3%的使用濃度，在達到最佳 的驅油效果的同時，降低了表面活性劑的使用成本，提高了經濟效益。
【具體實施方式】
[0019] 為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現在對本發明的 技術方案進行以下的詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
[0020] 兩種甜菜堿型兩性表面活性劑，以及脂肪醇醚衍生物型陰離子表面活性劑，均可 按常規方法合成，以下分別舉一個例子說明： 長鏈烷基酰胺羧基甜菜堿，其制備方法如下：以二十二烷基酰胺羧基甜菜堿為例，由山 崳酸和伯-叔型二胺經酰胺化反應合成中間叔胺，進而與氯乙酸鈉經季銨化反應合成。
[0021] 長鏈烷基酰胺羥磺基甜菜堿，制備方法如下：以二十二酰胺羥丙基磺基甜菜堿為 例，由山崳酰胺丙二胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉在氫氧化鈉的作用下合成。
[0022] 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉，制備方法如下：以山崳醇聚氧乙烯醚磺酸鈉為例，由山 崳醇聚氧乙烯醚與乙烯基磺酸鈉在相轉移催化劑的作用下得到。
[0023] 脂肪醇聚氧乙烯醚丙酸鈉，制備方法如下：以山崳醇聚氧乙烯醚丙酸鈉為例，由山 崳醇聚氧乙烯醚與丙烯酸甲酯反應，再在氫氧化鈉的作用下生成。
[0024] 界面張