[发明专利]Guerbet醇烷氧基化物表面活性剂及其在提高油采收率应用中的用途

说明书

发明技术领域

本发明总地来说涉及油采收领域，并且更具体地，涉及将Guerbet醇（GA）类型的长链分枝疏水醇转化成阴离子型表面活性剂的方法，以及将按照此方法生产的组合物用于提高油采收率（EOR）应用中的方法。

背景技术

在不限制本发明的范围的前提下，将其背景结合Guerbet醇的制备方法及其在油采收应用中，尤其是在提高油采收率（EOR）中的用途进行描述。

在天然矿物油沉积中，矿物油存在于多孔储积岩（porous reservoir rocks）的腔中，所述的腔被不渗透性盖层从地球表面隔绝。所述的腔可以是非常细微的腔、毛细管、孔等等。细微的孔径可以具有，例如，仅有约1μm的直径。除了矿物油之外，包括部分的天然气，沉积物包含高盐含量或者低盐含量的水。

在矿物油生产中，在第一级、第二级和第三级生产之间进行分配。

在第一级生产中，在钻孔到沉积物后，矿物油自己在沉积物自身的压力下从井流到地表。

在第一级生产之后，进而使用第二级生产。在第二级生产中，除了用作生产矿物油的井，所谓的生产井之外，向携带矿物油的地层中钻探另外的井。将水从这些所谓的注入井中推过进入沉积物中，从而保持压力或者使压力再次提高。通过推入水，地层中矿物油被缓慢地推动通过地层中的腔，从注入井开始向生产井的方向。然而，该功能仅在腔完全被油充满时起效，并且更粘的油在水之前被推出。当低密度的水突破腔时，其从此时开始沿着最小阻力流动，即沿着形成的通道流动，并且不再在其前方推动油。

作为规律，存在于沉积物中的矿物油只有约30%到35%的量可以通过第一级生产和第二级生产的方式提取。

已知可以通过第三级油生产的措施来进一步提高矿物油产量（也称作提高油采收率，EOR）。可以在例如，Journal of Petroleum Science and Engineering19(1998)265-280中找到第三级油生产的综述。第三级油生产包括了将热水或者过热蒸汽推进到沉积物中的热力过程。其结果是油的粘度被降低。也可以使用气体，例如CO₂和氮气作为驱替介质。

第三级油生产进一步地包括将合适的化学品用作油生产辅助剂的过程。水驱替结束的情况可以被这些过程影响，并且到此时为止岩石地层中所保持的矿物油也可以借此进行提取。

例如，在矿物油和水相之间的界面张力σ可以通过加入合适的表面活性剂来降低。该技术也称作“表面活性剂驱替”。尤其地，可以将σ降低到<10^-2mN/m（超低界面张力）值的表面活性剂适用于此目的。以此方式，油滴能够改变它们的形状，并且油滴可以被驱替水推动通过毛细开口。

随后油滴可以结合形成连续的油层。这具有两个方面的优点：首先，当连续的油层沿着新的多孔岩石前进时，存在于多孔岩石的油滴可以与层合并（coalesce）。此外，通过油滴结合形成油层，油-水界面被大量地减少，并且不再需要的表面活性剂因此被释放。所释放的表面活性剂可以随后固定存留在地层中的油滴。

对于第三级油生产而言，对表面活性剂的需求与在其他应用中对表面活性剂的需求有很大不同：对于第三级矿物油生产而言适合的表面活性剂应当使水和油之间的界面张力（一般地为约20mN/m）降低到尤其低的，少于10^-2nM/m的数值，从而允许矿物油能够充分地固定。这必须在通常约15℃到约130℃的沉积物温度下，以及在高盐含量，尤其地还在高比例的钙和/或镁离子的水存在下进行；因此所述的表面活性剂还必须在具有高盐含量的蓄水中是可溶的。

颁发给Prukop的第5,092,405号美国专利（1992）公开了一种从地下蓄水池中通过表面活性剂驱替来采收重油的方法，该方法包括将含水的表面活性剂溶液通过注入井注入到含有具有平均API比重度低于约20°的重油，以及蓄水池温度高于约65.6℉的地下蓄水池中，所述的含水表面活性剂溶液包含按重量计约0.1%到约5%的烷氧基化非离子型或离子型表面活性剂。根据Prukop专利，烷氧基化的表面活性剂必须具有充足的由环氧乙烷或环氧丙烷组成的环氧烷基团从而具有高于约37.8℉并低于蓄水池温度的浊点和在其浊点以下的温度下要注入的表面活性剂溶液中是水溶性的，并且具有足够大的疏水性从而在等于或者高于蓄水池温度下在蓄水池的重油中是可溶的。