[发明专利]羧基甜菜碱粘弹表面活性剂及其在三次采油中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种羧基甜菜碱粘弹表面活性剂及其在三次采油中的应用，属于石油开采技术领域。

背景技术

近年来低渗透油藏占累计探明储量的比例逐年增加，对原油产量的持续稳定增长，是油田未来开发的重点。但是低渗油层非均质性严重，孔隙通道半径小，油层束缚水饱和度高，渗流机理复杂，因而单井产量低、采收率低，开发难度大。当前依靠注水开发的绝大部分低渗油田，预计采收率为20%左右，并且在2020年后会陆续进入水驱后期，因而低渗油藏亟需发展大幅度提高采收率的接替技术。

化学驱技术是提高低渗透油藏采收率的重要技术手段。目前低渗油藏化学驱技术刚刚起步，还未开展任何规模性的技术应用，只是在注水方面采用了表面活性剂进行活性水驱、渗吸剂驱及纳米膜等改善水驱和聚合物驱等化学驱的井组试验，显现了一定效果。但是低渗储层比表面积大、吸附严重，毛管力及界面作用强，裂缝发育等关键问题，限制了低渗油藏化学驱技术的应用。而解决化学剂注入性与提高采收率效果难以兼得这一瓶颈的关键技术是研制分子量低、注入性好，兼具扩大波及体积及提高洗油效率的单一驱油剂。

国内外对于粘弹性驱油剂的研制还处于探索阶段。上世纪90年代斯伦贝谢公司成功研制出压裂用的粘弹性表面活性剂（VES），截至2000年，国外采用粘弹性表面活性剂压裂液施工达2400井次。近年来，OCT公司提出利用VES的特性（高洗油效率与高粘度）可以提高驱油效率的观点。目前还仅限于室内研究，缺乏高效、廉价的粘弹性驱油剂产品。

综上所述，为了满足低渗透油藏开发的技术要求，研制一种新的粘弹性驱油剂是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种含酰胺基团的羧基甜菜碱粘弹性表面活性剂，该表面活性剂具有良好的增粘效果，既可以提高波及体积，同时又能够降低界面张力，从而提高采收率。

为达到上述目的，本发明提供了一种羧基甜菜碱粘弹表面活性剂，其为以下化合物中的两种以上的组合：

根据本发明的具体实施方案，优选地，该羧基甜菜碱粘弹表面活性剂为以下化合物的组合：

根据本发明的具体实施方案，优选地，在式1所示的化合物与式3所示的化合物的组合中，式1所示的化合物与式3所示的化合物的质量比为9:1至1:9；更优选地，式1所示的化合物与式3所示的化合物的质量比为1：1。

本发明所提供的羧基甜菜碱粘弹表面活性剂可以通过分别制备得到式1、式2、式3所示的化合物之后再进行混合的方式进行制备，各种化合物可以是通过以下步骤制备的：

（1）使不饱和脂肪酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺按照1:1-1:1.1的摩尔比发生缩合反应制备得到叔胺：

（2）使叔胺与氯乙酸钠按照1:1-1:1.1的摩尔比进行季胺化反应，得到羧基甜菜碱粘弹表面活性剂：

式1、式2、式3所示的化合物的合成步骤如下：

式1、C18羧基甜菜碱：

式2、C20羧基甜菜碱：

式3、C22羧基甜菜碱：

本发明还提供了上述羧基甜菜碱粘弹表面活性剂在三次采油中的应用。

在应用时，优选地，上述羧基甜菜碱粘弹表面活性剂是配制成浓度为0.1-1.0wt%的驱油剂溶液用于驱油作业。

本发明还提供了一种复合型表面活性剂组合物，其包括上述羧基甜菜碱粘弹表面活性剂和芳基烷基醇聚氧乙烯醚类化合物，二者的质量比为10：0-1：9，优选为9：1-1：9，更优选为9：1-5：5；

所述芳基烷基醇聚氧乙烯醚类化合物包括式4所示的化合物中的一种或几种的组合：

其中，R为二甲苯基；x、y分别为选自0-15的整数，且x+y=15；n为选自5-20的整数。

上述复合型表面活性剂组合物中的羧基甜菜碱粘弹表面活性剂和芳基烷基醇聚氧乙烯醚类化合物可以事先并不混合在一起，待制备溶液时再进行混合，例如：先将二者混合在一起，然后制成预定浓度的溶液，也可以先将羧基甜菜碱粘弹表面活性剂制成预定浓度的溶液，然后加入芳基烷基醇聚氧乙烯醚类化合物。

在上述复合型表面活性剂组合物中，优选地，所述芳基烷基醇聚氧乙烯醚类化合物包括下列化合物中的一种或几种的组合：