[发明专利]化学驱表面活性剂组合物及其应用

说明书

本发明涉及一种化学驱表面活性剂组合物、制备方法及其应用，主要解决现有表面活性剂在三次采油过程中驱油效率差，同时由于驱油体系含有无机碱，对地层和油井带来伤害，腐蚀设备和管道及破乳困难等问题。本发明通过采用化学驱表面活性剂组合物，包括阳离子表面活性剂和甜菜碱表面活性剂，所述的阳离子表面活性剂与甜菜碱表面活性剂的摩尔比为1∶(0.01～100)，其中阳离子表面活性剂选自季铵盐、季胺碱中的至少一种，甜菜碱表面活性剂分子通式如下所示，其中R为C₆～C₄₀的烃基，R₁和R₂独立取自C₁~C₄的亚烷基，n+m=2~100的技术方案较好地解决了该问题，可用于油田三次采油过程中。

技术领域

本发明涉及一种化学驱表面活性剂组合物、制备方法及其在强化采油中的应用。

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，对石油的开采量及开采效率的要求也越来越高。实现油气资源的高效开采，对于提高原油产量不仅具有现实意义，更具有重要的战略意义。常规的采油方法(一次和二次法)一般仅采出原油地质储量的1/3，还有约2/3的原油未能采出，因此在能源日趋紧张的情况下，提高采油率已成为石油开采研究的重大课题。三次采油技术则是一种有效的提高采油率的方法，可分为四大类: 一是热力驱, 包括蒸汽驱、火烧油层等；二是混相驱, 包括CO₂混相、烃混相及其他惰性气体混相驱；三是化学驱；四是微生物采油, 包括生物聚合物、微生物表面活性剂驱。化学驱是强化采油中非常重要并大规模实施的技术,包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱等以及聚合物、碱、表面活性剂的多种组合技术。化学驱的效果是物理作用和化学作用的结果,物理作用是指驱替液的波及作用,而化学作用是指驱替液的微观驱油作用。化学作用的核心是降低驱替液与原油的界面张力。表面活性剂由于兼具亲油（疏水）和亲水（疏油）性质，当表面活性剂溶于水时,分子主要分布在油水界面上,可以显著降低油水界面张力。油水界面张力的降低意味着表面活性剂体系能够克服原油间的内聚力，将大油滴分散成小油滴，从而提高原油流经孔喉时的通过率。表面活性剂的驱油效果还表现在使亲油的岩石表面润湿性反转、原油乳化、提高表面电荷密度及油滴聚并等作用,这是表面活性剂在化学驱技术中起举足轻重作用的原因。

众所周知，阴离子表面活性剂，如石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐等目前被大量应用于三次采油过程中，而阳离子表面活性剂因其易被地层吸附或产生沉淀，故降低油水界面张力的能力差，一般不用于三次采油。由于阴阳离子表面活性剂接近等比例混合时其水溶液容易形成沉淀，从而导致阴阳离子表面活性剂混合体系不仅在应用中成为配伍禁忌,而且相关理论研究也比较滞后。近年来的研究发现, 阴阳离子表面活性剂混合体系水溶液具有很多异常性质,如由于阴阳离子表面活性剂在水溶液中存在着强烈的静电作用和疏水性碳链间的相互作用，促进了两种带不同电荷表面活性剂离子间的缔合, 在溶液中很容易形成胶束, 产生比单一表面活性剂更高的表面活性。此外，阴阳离子表面活性剂混合体系可明显降低阳离子表面活性剂在岩心上的吸附损耗，从而可显著降低阳离子表面活性剂的固有缺陷。黄宏度等（见石油天然气学报2007年8月第29卷第4期，101~104）研究了石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐等阴离子表面活性剂与十六烷基三甲基溴化铵、碱复配体系的界面张力并得出以下结论：阳离子表面活性剂的加入使石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐的界面活性得到改善。研究结果表阴离子、阳离子表面活性剂复合体系对于降低油水界面张力、提高驱油效率具有一定作用。但研究结果显示其界面性能依然有待改进，并且体系比较容易生成沉淀，不利于实际应用。因此，采用甜菜碱表面活性剂代替传统的阴离子表面活性剂，克服了阴离子表面活性剂复配时容易沉淀等缺点，发明了用于三次采油用的阳离子表面活性剂和甜菜碱表面活性剂组合物。

发明内容