[发明专利]组合表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合表面活性剂及其制备方法。

背景技术

随着世界能源需求的增加,石油的合理开发利用已引起人们的极大重视，在能源日趋紧张的今天，提高采收率已成为石油开采研究的重大课题，水驱后约有2/3的油滞留在较细的或喉径较窄的毛细孔道中，处于高分散状态，因油水间的界面张力约30mN/m，要驱替这部分油，单靠增大压差难度很大。因驱动所需压差为9806.7Kpa，而注水时压差仅为196.1～392.3Kpa，远小于驱动压差。

化学驱是三次采油的主要方法，而表面活性剂驱在化学驱中占有重要地位，表面活性剂无论是作为主剂还是作为助剂驱油，对大幅度提高采收率均起到不可估量的作用。使用表面活性剂能提高原油采收率的主要机理是：在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油膜被圈闭在油藏岩石的孔隙中，作用于油珠上的两个主要力是粘滞力和毛细管力，如果选用合适的表面活性剂体系，降低油水间的界面张力，使储油层油水间的界面张力从20～30mN/m降至较低或超低值(10^-3～10^-4mN/m)，便能减少使剩余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而大幅提高驱油效率。表面活性剂驱提高原油采收率主要决定于表面活性剂在油层中的波及效率和驱油效率。

即Ｅｒ=Ｅυ·Ｅｄ

式中：Ｅｒ表示采收率，%；Ｅυ表示波及效率，%；Ｅｄ表示驱油效率，%。

　因此，提高Ｅｒ必须从提高Ｅｖ和Ｅｄ入手。活性剂(包括表面活性剂和碱)由于具有降低油水界面张力等作用，能够提高Ｅｄ(驱油效率)。这一效应可由综合效应参数毛管数(Ｎ)来描述:

Ｅｄ∝Ｎ

Ｎ=驱动力/粘滞力∝μ·υ/ Ｙ_ｏｗ

式中：μ表示注入相粘度；υ表示注入相液流速度；Ｙ_ｏｗ表示油水间界面张力。

实践已证明，要有效地降低残余油饱和度，必须将毛管数提高3～4个数量级。由于油层注入量和压力有限，因此单靠提高μ和υ是不够的，但可以将油水界面张力Ｙ_ｏｗ降低3个或更高的数量级，从而大大提高毛管数并使Ｅｄ(驱油效率)显著提高，这也是活性剂主要的驱油机理。而要提高波及效率，主要办法是减小驱替液的流度，这一点可以通过加入聚合物增加驱替液粘度来实现。在三采作业中，运用ＡＳＰ三元复合驱驱油体系，通过加入表面活性剂可以得到油水间的超低界面张力使驱油效(Ｅｄ)率增加，通过注入聚合物以增加注入液粘度提高波及效率(Ｅｖ)，注入碱以减少表面活性剂的吸附。充分利用ＡＳＰ有益的协同组合效应，提高原油采收率(Ｅｒ)。

目前驱油用表面活性有阴离子表面活性剂，如石油磺酸盐、烷基磺酸盐、烯基磺酸盐和木质素磺酸盐等。使用阳离子表面活性剂的亦有报道，如中国专利CN 1528853、CN 1817431、CN 1066137等相继报道了双酰胺型阳离子型、含氟阳离子型及含吡啶基阳离子双子表面活性剂，但由于阳离子具有吸附损耗大、成本高等缺点，限制了其在油田现场的使用。国外研究报道的微乳液驱油，如Kraft等考察了在水质矿化度高达220 g/L的条件下，5%聚氧乙烯醚烷基羧甲基钠的微乳体系相态、相变温度(PIT)规律和界面张力，结果表明，该表面活性剂在95℃下3周内基本不分解，吸附损失0.4 mg/g，且无明显的色谱分离，但由于表面活性剂使用量大、成本高，微乳液驱油作为驱油剂受到了限制。

组合表面活性剂在三次采油中的应用主要为阴离子与非离子组合表面活性剂，在使用中往往需要加入助剂碱，以达到超低油/水界面张力，但由于非离子的耐温性能较差，往往在高温时即失去作用。不同阴离子表面活性剂组合后作为驱油用表面活性剂也有报导，如中国专利CN1458219A公开了一种三次采油应用的表面活性剂/聚合物二元超低界面张力复合驱配方，其中使用的表面活性剂是石油磺酸盐或以石油磺酸盐为主剂加稀释剂和其它表面活性剂组合的组合表面活性剂，其组份的重量百分比为石油磺酸盐50～100%，烷基磺酸盐0～50%，羧酸盐0～50%，烷基芳基磺酸盐0～35%，低碳醇0～20%，该面活性剂活性差、驱油效率低，表面活性剂体系过于复杂。 张雪琴等（2002年第3期第20卷，胶体与聚合物，P1～5）研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和两性离子表面活性剂月桂酰胺丙基甜菜碱（LMB）的形成胶束能力和降低表面张力能力的协同增效作用，发现SDS和LMB质量比在7：3至3：7范围内增效作用显著，低浓度的无机盐会使表面活性剂组合体系表面张力和临界胶束浓度下降。