一種在低臨界膠束濃度下形成微乳液的表面活性劑驅(qū)油體系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及石油開采技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行表面活性劑驅(qū)使用的表面活性劑體系。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)石油剩余資源量799億噸，其中低滲透資源為431億噸，占剩余石油資源總量 的60%。低滲透油藏由于喉道半徑小、賈敏效應(yīng)嚴(yán)重、存在啟動(dòng)壓力梯度、有效動(dòng)用系數(shù)低、 水驅(qū)效率較低、采收率低等問題。W大慶油田為例，大慶油田主力區(qū)塊水驅(qū)采出程度能達(dá)到 40%左右，化學(xué)驅(qū)采出程度能達(dá)到20%左右，許多區(qū)塊目前采出程度達(dá)到60%，而外圍低滲透 許多區(qū)塊水驅(qū)采出程度不足20%，如果注入化學(xué)劑，低滲透油藏采出程度能夠提高10%，則 增加可采儲(chǔ)量43. 1億噸，W目前我國(guó)年產(chǎn)油量計(jì)算，僅低滲透資源量相當(dāng)于能夠繼續(xù)穩(wěn)產(chǎn) 20年。
[0003] 目前低滲透油藏礦場(chǎng)應(yīng)用的化學(xué)驅(qū)方法是表面活性劑驅(qū)，表面活性劑驅(qū)是濃度較 低的表面活性劑體系，運(yùn)樣的表面活性劑體系流度控制不好，容易形成表面活性劑竄流現(xiàn) 象，一旦表面活性劑竄流現(xiàn)象發(fā)生，油層動(dòng)用不均勻程度加劇，因此，要想大幅度提高低滲 透油藏的采收率，注入液的流度控制作用要好，能夠大幅度提高波及體積。W聚合物實(shí)現(xiàn) 流度控制的提高采收率方法應(yīng)用于低滲透油藏風(fēng)險(xiǎn)較大，由于低滲透油藏孔喉小，聚合物 的高粘彈性會(huì)使注入壓力上升很快，且聚合物分子在孔喉中的滯留會(huì)堵塞孔隙和喉道，會(huì) 破壞儲(chǔ)層，運(yùn)種破壞是不可逆轉(zhuǎn)的。大慶油田外圍愉樹林油田樹322區(qū)塊、朝陽(yáng)溝油田朝 82-152區(qū)塊進(jìn)行了表面活性劑驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)。礦場(chǎng)試驗(yàn)表明，采收率提高幅度較大的，大部分 在采油井產(chǎn)出液中可W觀察到原油乳化的現(xiàn)象，即可W觀察到微乳液。如果注入的表面活 性劑體系在油藏條件下能夠自發(fā)乳化形成微乳液驅(qū)，既可W提高驅(qū)油效率又可W擴(kuò)大波及 體積，但目前礦場(chǎng)應(yīng)用的表面活性劑只有在高濃度區(qū)才開始形成微乳液，臨界膠束濃度較 高，一般大約1. 5~2%，成本較高，運(yùn)限制了微乳液驅(qū)的礦場(chǎng)應(yīng)用。因此，對(duì)于低滲透油藏的開 發(fā)，需要一種能夠在低的臨界膠束濃度下的表面活性劑體系，來(lái)提高低滲透油藏開發(fā)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)低滲透油藏形成微乳液所需表面活性劑濃度高、成本高的問題，提供 一種在低的臨界膠束濃度下能夠形成微乳液的表面活性劑體系，解決表面活性劑成本高、 礦場(chǎng)無(wú)法推廣的問題。形成的微乳液體系能夠起到流度控制和乳化攜帶殘余油的作用，從 而避免依靠聚合物實(shí)現(xiàn)流度控制堵塞油層的現(xiàn)象，更好的應(yīng)用于低滲透及特低滲透油藏。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種適用于低滲透油藏低臨界膠束濃度下形成微乳液驅(qū)的表面活性劑驅(qū)油體系，按質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，由W下組分制成： 雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿 0.3~1.5% 正下醇 0~2. 0〇/〇 余量為水。
[0006] 優(yōu)選的表面活性劑體系為各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為： 雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿 1.0~1.5% 正下醇 1. 0~2. 0〇/〇 余量為水。
[0007] 本發(fā)明表面活性劑體系的解釋說(shuō)明： 本發(fā)明應(yīng)用甲基苯酪為原料，采用酸催化法與多聚甲醒發(fā)生縮合反應(yīng)合成雙對(duì)甲基 苯酪，生成的雙對(duì)甲基苯酪與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)脫水生成雙對(duì)甲基苯酪縮水甘油酸，雙對(duì)甲 基苯酪縮水甘油酸與二甲胺溶液經(jīng)胺化反應(yīng)生成雙對(duì)甲基酪叔胺，雙對(duì)甲基酪叔胺再與 3-氯-2-徑基丙橫酸鋼經(jīng)季錠化反應(yīng)即得到雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿； 橫基甜菜堿型表面活性劑在弱堿/無(wú)堿條件下，可W與原油達(dá)到超低界面張力狀態(tài)， 耐溫、抗硬水性好，在水相可W保證單體活性。雙子表面活性劑分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)W上 親水基和親油基，雙子表面活性劑能有效減少親水基間的靜電斥力，具有更好的水溶性，能 夠有效地降低油水界面張力，性能優(yōu)異； 本發(fā)明研制的雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿綜合了橫基甜菜堿型表面活性劑和雙子表面活 性劑的優(yōu)點(diǎn)，由于具有兩個(gè)兩親基團(tuán)，與傳統(tǒng)表面活性劑相比具有：具有更高的表面活性， 更容易形成膠束，臨界膠束濃度比傳統(tǒng)表面活性劑更低，具有更好的協(xié)同性能和更好的增 溶能力。在加入助劑正下醇的情況下，一方面有助于界面張力的進(jìn)一步降低，另一方面正下 醇可W降低界面的剛性，增加界面膜的流動(dòng)性，減少微乳液形成時(shí)所需的彎曲能，使得微乳 液滴易自發(fā)形成。
[000引本發(fā)明的技術(shù)效果是： 1、 和陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑及兩性表面活性劑(橫基甜菜堿）相比，本 發(fā)明所設(shè)及的雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿表面活性劑和朝陽(yáng)溝油田原油混合具有更低的臨界 膠束濃度和界面張力，其臨界膠束濃度為0. 5%，界面張力為9. 1X10 4mN/m，可W加入助劑 正下醇使其臨界膠束濃度和界面張力進(jìn)一步降低； 2、 本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿表面活性劑和朝陽(yáng)溝油田原油混合比陰離子 表面活性劑、非離子表面活性劑及兩性表面活性劑(橫基甜菜堿）形成的微乳液含量高，在 濃度為1. 5%時(shí)，微乳液含量28. 5%，再加入1. 5%的正下醇助劑，微乳液含量為34. 8% ; 3、 本發(fā)明所設(shè)及的表面活性劑抗吸附性能較好，在吸附8次后仍能達(dá)到10 3mN/m的超 低界面張力； 4、 本發(fā)明所設(shè)及的表面活性劑穩(wěn)定性較好，在30d內(nèi)仍可W保持10 3mN/m的超低界面 張力，在驅(qū)替過程中，不會(huì)由于在油藏中的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)移而失活； 5、 本發(fā)明所設(shè)及的表面活性劑體系在微乳液含量30%時(shí)，體系粘度能達(dá)到4mPa.S左 右，流度控制較好，能夠避免活性水驅(qū)替過程中的表面活性劑竄流而引起的表面活性劑無(wú) 效循環(huán)現(xiàn)象； 6、 本發(fā)明所設(shè)及的表面活性劑體系驅(qū)油效果較好，低滲透巖屯、水驅(qū)到50%后，W 0. 05mL/min的速度注入0. 025PV的1. 5%雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿+1. 5%正下醇體系能夠提 局義收率8%左右。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是不同類型表面活性劑體系界面張力曲線圖。
[0010] 圖2是不同類型表面活性劑體系微乳液含量曲線圖。
[0011] 圖3是不同表面活性劑體系吸附曲線圖。
[0012] 圖4是不同雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿濃度下體系界面張力曲線圖。
[0013] 圖5是不同雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿濃度下形成微乳液含量曲線圖。
[0014] 圖6是不同雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿體系形成微乳液粘度曲線圖。
[0015] 圖7是實(shí)施例9中滲透率為6. 6X10 3ym2的水驅(qū)與表面活性劑微乳液驅(qū)相對(duì)滲 透率曲線對(duì)比。
[0016] 圖8是實(shí)施例9中滲透率為11. 5X10 3ym2的水驅(qū)與表面活性劑微乳液驅(qū)相對(duì)滲 透率曲線對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明： 實(shí)施例1 雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿表面活性劑的合成步驟為： (1) 酸催化法合成雙對(duì)甲基苯酪 在水熱反應(yīng)蓋中，W草酸為催化劑，加入4mol對(duì)甲基苯酪，2mol多聚甲醒，升溫到 100 °C，反應(yīng)4h后結(jié)束，產(chǎn)物經(jīng)過冷卻、濾洗、干燥得到雙對(duì)甲基苯酪。
[0018]
(2) 縮水甘油酸的制備 在四口瓶中，加入0. 1mol四下基漠化錠，1. 8mol雙對(duì)甲基苯酪，緩慢滴加氨氧化鋼 4.5mol和環(huán)氧氯丙烷7. 2mol(在反應(yīng)過程中，為防止體系溫度上升過快，氨氧化鋼分?jǐn)?shù) 次加入)，滴加完成后，保持體系溫度75°C左右，繼續(xù)反應(yīng)5h后減壓抽濾除去固體，用甲苯 洗涂濾餅，洗液合并后將液相用熱水洗涂，分液后收集上層液體雙對(duì)甲基苯酪縮水甘油酸。
[0019]
(3) 胺化反應(yīng)生成雙對(duì)甲基酪叔胺 在四口瓶中，加入7. 5mol二甲胺溶液，在45 °C溫度下，緩慢滴加1. 5mol雙 對(duì)甲基苯酪縮水甘油酸，反應(yīng)結(jié)束后，除去過量的二甲胺，得到雙對(duì)甲基酪叔胺。
[0020] (4) 3-氯-2-?基丙橫酸鋼的制備 在40°C溫度下，在反應(yīng)器中加入2molNaHS〇3溶液，緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)結(jié)束 后，用冰水浴冷卻并繼續(xù)反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后得到白色結(jié)晶固體，將其然后對(duì)反應(yīng)所得粗 產(chǎn)品進(jìn)行重結(jié)晶提純。
[0021]
(5)季錠化反應(yīng)生成雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿的制備 在四口反應(yīng)瓶中加入1. 5mol的3-氯-2-徑基丙橫酸鋼，用70%的乙醇溶液溶解后，升 溫至75°C，緩慢滴加雙對(duì)甲基酪叔胺(雙對(duì)甲基酪叔胺：3-氯-2-徑基丙橫酸鋼=1:2. 4)， 滴加完畢后，保持體系溫度75°C，并通過滴加氨氧化鋼溶液控制體系的抑值在8左右，48 小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，抽濾后用石油酸萃取，洗涂，抽濾，干燥即得到雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿。
實(shí)施例2 由于陽(yáng)離子表面活性劑容易被呈弱負(fù)電性的巖石表面吸附，因此，一般情況下，在油層 中不考慮用陽(yáng)離子表面活性劑。本發(fā)明對(duì)比了油田常用的陰離子表面活性劑、非離子表面 活性劑、兩性表面活性劑W及雙對(duì)甲基酪橫基甜菜堿與朝陽(yáng)溝原油混合下的界面張力。 [0023] 實(shí)驗(yàn)用礦化度為5888. 4mg/L的模擬地層水配制0. 1%~3%的表面活性劑溶 液，利用TX500D旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)試不同濃