[发明专利]用于高温高矿化度油藏化学驱三次采油的粘弹性表面活性剂混合液、其制备方法及应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学驱三次采油领域，具体地说是一种用于高温高矿化度油藏化学驱三次采油的粘弹性表面活性剂混合溶液、该混合溶液的制备方法及应用方法。

背景技术

化学驱是三次采油中最主要的方法之一，目前主要采用的手段为聚合物驱和聚合物—表面活性剂二元复合驱。聚合物溶液在驱油过程中主要发挥流度控制和扩大波及体积的作用，表面活性剂溶液则通过降低油/水界面张力达到增加毛细管数的目的，从而最终实现原油采收率的提高。

尽管这些驱油方法目前都获得了一定的成功，但面对条件更为苛刻的高温、高矿化度油藏和低渗油藏，则遇到了巨大的挑战和困难。目前应用于化学驱油的聚合物主要为部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。在高矿化度条件下，Na⁺、K⁺等无机阳离子会屏蔽HPAM链节中赖以增粘的羧酸根基团(COO^-)，使HPAM聚合物线团卷曲，导致水动力学体积减小，宏观上表现为粘度大幅度降低，加上Ca²⁺、Mg²⁺等高价金属阳离子易与COO^-络合而生成沉淀，导致溶液分相，最终使增粘效果彻底丧失；在地层温度高于75℃时，HPAM中的酰胺基链节(-CONH₂)会进一步水解生成COO^-，在油藏中的无机盐及高价金属离子伴存的条件下，HPAM的粘度又会大幅度削弱甚至彻底丧失。因此，HPAM难以应用于80℃以上的高温、高矿化度油藏。

在聚合物/表面活性剂二元复合驱体系中，除了使用HPAM外，还同时使用重烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐或羧酸盐等表面活性剂降低油/水界面张力。但由于构成该类复合驱体系的化学剂分子量相差悬殊，在油层中流动时，驱油体系各成分之间会发生色谱分离，从而破坏原配方体系的完整性，容易使得已形成的超低界面张力消失，以致驱油效率降低。其次，目前所用表面活性剂耐高价 金属离子能力差。目前广泛使用的石油磺酸盐虽原料易得、水溶性较好，但其抗盐性较差，特别是当二价金属离子(如Ca²⁺、Mg²⁺)含量超过400mg/L(矿化度3×10⁴mg/L)时，石油磺酸盐会形成沉淀或转至油相，界面活性大大降低。天然混合羧酸盐虽然成本低且具有较高的表面活性，但仍仅适合Ca²⁺、Mg²⁺含量低于350mg/L的油藏；对于Ca²⁺、Mg²⁺含量高于350mg/L的油藏，则需要与有协同效应的磺基甜菜碱表面活性剂复配使用。此外，由于矿化度高，石油磺酸盐或天然羧酸盐表活剂易与地层水及粘土中的可交换高价阳离子作用形成磺酸盐沉淀，在地层内结垢，从而对地层造成较大的伤害并影响可持续开发。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种适用于高温高矿化度油藏化学驱三次采油的粘弹性表面活性剂混合溶液。

本发明的另一个技术任务是提供上述混合溶液的制备方法。

本发明的再一个技术任务是提供上述混合溶液在三次采油中的应用方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：

一种用于高温高矿化度油藏化学驱三次采油的粘弹性表面活性剂混合溶液，主要由下述结构式(I)、结构式(II)所表示的两性离子表面活性剂组成，分子结构中的疏水尾基为含有n个碳原子的饱和或不饱和烷基链；分子结构中的亲水头基分别为两性离子羧酸型甜菜碱或磺酸型甜菜碱头基。

其中：R_n为含有16～30个碳的饱和烷基链或不饱和烷基链。

混合溶液中结构式(I)所示表面活性剂与结构式(II)所示表面活性剂的质量比范围优选为0.1～10。

制备上述粘弹性表面活性剂混合溶液的方法包括以下步骤：

a、饱和长链脂肪酸R_nCOOH或不饱和长链脂肪酸UR_nCOOH与N，N-二甲基丙二胺按1～2的摩尔比投料，在150～170℃下反应8～15小时得到中间体；

b、将步骤a所得中间体与氯乙酸钠在乙醇-水混合物作溶剂条件下于70～90℃反应8～10小时，得到结构式(I)所示化合物，中间体与氯乙酸钠的摩尔比为1～2；

c、将步骤a所得中间体与丙烷磺化内酯在乙酸乙酯作溶剂条件下于70～90℃反应5～10小时，得到结构式(II)所示化合物，中间体与丙烷磺化内酯的摩尔比为1～2；