[发明专利]羟丙基甜菜碱基偕两性离子液体、获得方法和作为具有沥青烯抑制/分散性质的湿润性改性剂的用途

说明书

发明领域

本发明处于在石油工业中应用于强化采油过程的多功能化学品领域，其具体涉及在具有高含量二价离子(诸如钙、镁、钡和锶)的盐水、高温和高压存在下对碳酸盐岩石和异质岩相上具有湿润性改性性质的羟丙基甜菜碱基偕两性离子液体的获得和使用。

这些两性离子液体在开采和生产操作(extraction and production operations)中以及在输送和存储操作中同时显示用作沥青烯抑制剂/分散剂的性质，因此允许提高原油生产操作中的采收率(采收率)。

背景技术

偕两性离子液体(1)构成了特征如下的化学品家族：它们具有烃链(A)、桥(B)和两个两性离子型极性基团(C)。

(1)偕两性离子液体的一般结构。

偕两性离子液体是电中性化合物，但是在同一分子的不同原子上具有正形式电荷(阳离子)和负形式电荷(阴离子)。这些分子能适于不同环境，并且因此能设计为根据污染物和其所应用的操作条件而有效反应。

以下是在文献(2)中报道的两性离子液体化学结构的例子[Chemistry Letters,2004,33(12),1594-1595；Latvian Journal of Chemistry,2010,(1-4),102-113；Monatshefte für Chemie,2008,139,799-803]。

(2)文献中报道的一些两性离子液体的化学结构。

在石油开采的特定情况中，已知在初次开采和二次开采之后，油田在原位仍含有初始石油的50至80％。这是因为初次开采和二次开采的方法主要受限于两个因素：

·在孔隙规模上，原油的残余饱和度可足够低以致处于被毛细力捕获的不连续液珠(globules)的形式。

·在油藏规模上，在二次采收过程中存在某些区域，其中注入流体因这些区域的低渗透性而不能渗入。

现在提出用于强化采收的方法涉及前述问题的解决，且诸如改变油藏岩石湿润性的表面活性剂的化学品的使用是更广泛使用的方法之一。在这些表面活性剂中，存在阳离子、阴离子、非离子和两性离子型或其混合物。

湿润性改性剂定义为能以有利于采收目的的方式改变油藏岩石亲和性的表面活性剂。湿润性是油藏中存在的相之间的相互作用的量度，是这些相的界面化学的函数，并且确定了流体在其它不混溶流体存在下移动或粘附到固体表面上的趋势。岩石的湿润性可通过吸附极性化合物、形成初始存在于石油中的有机材料沉积物或通过外部试剂形成沉积物而自然改性。

这些湿润性变化影响毛细压力、相对渗透性、残余油饱和度和束缚水饱和度。

尽管在持续推进湿润性改性化学品的开发，现在仍存在非常难以处理的油藏，这主要可归因于以下事实：其是自然压裂的，具有低渗透性，其具有异质岩相、高温(超过90℃)和高盐度(通常以氯化钠计高于60,000ppm)和高含量二价离子(钙和镁，高于5000ppm)。

因此，油藏岩石类型以及所吸附的原油组成和周围环境的表征对于设计如下的新型分子结构的湿润性改性剂来说极其重要：所述新型分子结构的湿润性改性剂对饱和盐水具有耐受性，它们还应具有通过通常由盐水-石油混合物组成的介质的良好扩散性，并且它们必须具备对岩石具有化学亲和性的极性基团以有利地将岩石湿润性由油湿性改变为水湿性。

存在很多种已被用于解决这些问题的化学品，其中可提到的有，诸如烷基磺酸钠的阴离子表面活性剂，或者诸如烷基三甲基氯化铵的阳离子表面活性剂，但不幸的是它们的应用不是通用的，这可归因于世界各地的具体油藏条件。墨西哥的油藏是难以处理的油藏的好例子，它们是自然压裂的并且具有混合岩相、高温和高盐度，这些条件完全不同于其它国家的情况，这就是为什么日益重要的是开发更通用的化学品以使其可用于越来越困难的条件并且还能同时解决最大数量的问题，诸如与使用海水或原生水直接相关的腐蚀，所述海水或原生水通常用作湿润性改性剂化学品的溶剂以使其实现的成本最小化，并且其可被注入到油田中。

已开发的湿润性改性化学品的一些例子在下文中提及：

美国专利5,042,580(Oil recovery process for use in fractured reservoirs)涉及一种强化采油过程，其包括向油藏中注入由不同类型的表面活性剂(烷基磺酸盐类型和源自脂肪羧酸的铬盐)的混合物组成的湿润性改性剂。