用于釋放地下化石流體的表面活性劑配制物的制作方法
【專利摘要】本公開提供一種表面活性劑配制物，用于處理和從地下地層采收化石流體。該表面活性劑配制物包含主表面活性劑、配制物穩(wěn)定劑和注入水?？梢詫⒃摫砻婊钚詣┡渲莆镒⑷胛挥诘叵碌貙又械囊粋€或多個注入井中，因此可以隨后從一個或多個生產(chǎn)井中采收化石流體。
【專利說明】用于釋放地下化石流體的表面活性劑配制物 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及含有主表面活性劑、配制物穩(wěn)定劑和注入水的表面活性劑配制物，并 且涉及使用該表面活性劑配制物從地下儲層中采收化石流體的方法。
[0002] 背景信息
[0003] 化石流體通常如下來從地下地層采收：用一個或多個井穿透地層，并且泵送或使 化石流體通過該井流到地面。在初次采收中，天然驅(qū)動能量，例如下面的活動水驅(qū)動或者在 一些最小壓力下的氣體，會具有足夠的壓力來驅(qū)動流體到達井，然后到達地面。在許多情況 中，該天然驅(qū)動的能量不足以或者變得不足以使流體流到井中。因此，在天然驅(qū)動能量耗盡 后，待采收的大部分化石流體會保持在地層中。在這種情況中，必須使用不同的二次或三次 采收技術(shù)來采收其余的流體。
[0004] -項這種技術(shù)包括通過一個或多個注入井將水注入以朝著生產(chǎn)井驅(qū)動殘留的流 體。當注入水不再產(chǎn)生可接受的生產(chǎn)率時，生產(chǎn)井必須廢棄或者經(jīng)過其他方法來進一步增 加提取。已知多種方法，包括蒸汽注采、聚合物注采、堿注采、用二氧化碳的可混溶注采和用 表面活性劑水溶液的注采。對于用表面活性劑水溶液的注采來說，將表面活性劑包添加到 注入水中，并且注入井中來降低注入水和化石流體相之間的界面張力，因此使化石流體提 取增加。在進行這種方法時，本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的挑戰(zhàn)是確定構(gòu)成表面活性劑包的組分 的有效組合。通常必須嘗試許多組合，然后才能夠配制合適的表面活性劑包，其對于許多地 層的鹵水中存在的多價陽離子具有良好的耐受性，以及在地層的巖石上具有低吸附性。例 如：
[0005] 美國專利3, 811，504公開了使用三表面活性劑體系，其含有烷基硫酸酯、烷基聚 乙氧基化硫酸酯和聚乙氧基化烷基酚；
[0006] 美國專利3, 890, 239公開了一種可用于從地層中采油的表面活性劑組合物，其包 含有機磺酸酯、硫酸酯化的或磺酸酯化的烷氧基化醇和聚亞烷基二醇醇醚；
[0007] 美國專利4, 463, 806公開了一種表面活性劑包，其含有水溶性醚連接的磺酸酯、 醇和石油磺酸酯或烷基苯磺酸酯；
[0008] 美國專利7, 629, 299公開了使用衍生自不飽和醇醚的醇醚磺酸酯；
[0009] 美國專利公布2005/01999395公開了將堿和衍生自α -烯烴的烷基芳基磺酸酯表 面活性劑用于從地層中采油；
[0010] 美國專利公布2006/0185845公開了一種組合物，其包含脂族陰離子表面活性劑 和脂族非離子添加劑，用于處理地層；
[0011] 美國專利公布2007/0191633公開了一種共混物或采收油，其含有水或鹵水、醇或 醇醚和雙官能陰離子表面活性劑；
[0012] 美國專利公布2009/0270281公開了一種表面活性劑混合物，其包含具有12-30個 碳的烴基和具有6-11個碳原子的支化的烴，用于三次油提??；
[0013] 美國專利公布2011/0046024公開了使用烷基化羥基芳族磺酸酯、溶劑、鈍化劑和 聚合物來從地層中采油；
[0014] 美國專利公布2011/0048721公開了使用高分子量硫酸酯化的內(nèi)烯烴磺酸酯硫酸 酯和高分子量二烷基酚烷氧基化的磺酸酯硫酸酯來用于油采收；和
[0015] 美國專利公布2011/0190174公開了三苯乙烯基酚烷氧基化的硫酸酯和它們在油 采收應(yīng)用用作表面活性劑的用途。
[0016] 因為可利用多種表面活性劑，因此本領(lǐng)域中需要一種成本有效的方法，用于確定 在化石流體采收中有用的新表面活性劑包，特別是在高鹽度和高溫條件下。本文提供了解 決本領(lǐng)域這種需求的方法和表面活性劑配制物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明涉及一種用于處理含有化石流體的地下地層的表面活性劑配制物，其包含 主表面活性劑，選自激發(fā)劑分子、二烷基磺基琥珀酸酯、溶劑及其混合物的配制物穩(wěn)定劑和 注入水。
[0018] 在另一實施方案中，本發(fā)明提供一種制備用于處理含有化石流體的地下地層的表 面活性劑配制物的方法，其包括將主表面活性劑與選自激發(fā)劑分子、二烷基磺基琥珀酸酯、 溶劑及其混合物的配制物穩(wěn)定劑和注入水合并。
[0019] 在又一實施方案中，本發(fā)明提供一種從地下地層中采收化石流體的方法，其包括 將含有主表面活性劑、選自激發(fā)劑分子、二烷基磺基琥珀酸酯、溶劑及其混合物的配制物穩(wěn) 定劑和注入水的表面活性劑配制物注入到位于地下地層中的一個或多個注入井中，和從一 個或多個生產(chǎn)井中采收化石流體。注入井和生產(chǎn)井可以是相同的井或不同的井。

【具體實施方式】
[0020] 如果出現(xiàn)在本文中，則術(shù)語"包含"及其派生詞不意圖排除任何另外的組分、步驟 或程序的存在，無論其是否在此公開。為了避免任何疑義，除非有相反的指示，本文使用術(shù) 語"包含"所要求保護的全部配制物可以包含任何另外的添加劑、助劑或化合物。相反，術(shù) 語"基本由……組成"如果出現(xiàn)在本文中，則從任何隨后的限定中排除任何其他組分、步驟 或程序，除了對于操作性來說并非本質(zhì)的那些之外，和術(shù)語"由……組成"如果使用時，排除 了任何沒有明確描述或列出的組分、步驟或程序。除非另有指示，否則術(shù)語"或"指的是所 列的成員單獨以及任意組合。
[0021] 冠詞"一個"和"一種"在本文中用于表不一個或多于一個（即至少一個）的該冠 詞的語法賓語。例如，"主表面活性劑"表示一種主表面活性劑或者多于一種的主表面活性 劑。
[0022] 短語"在一個實施方案中"、"根據(jù)一個實施方案"等通常表示在該短語之后的具體 的特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施方案中，并且可以包括在本發(fā)明的多 于一種的實施方案中。重要的是，這種短語不必然指相同的實施方案。
[0023] 如果說明書記載組分或特征"可以"、"能夠"、"會"或"可能"包括或具有一定特性， 則該特定的組分或特征不是必須包括或具有該特性。
[0024] 對于處理含有化石流體的地下地層的方法來說，術(shù)語"處理"包括使用本領(lǐng)域已知 的任何適宜方式將化學品置于地下地層內(nèi)，例如將該化學品泵送、注入、傾倒、釋放、置換、 定位或循環(huán)到井、井筒或地下地層中。
[0025] 術(shù)語"化石流體"包括油質(zhì)材料，例如在油田沉積物、油頁巖、浙青砂、重油沉積物 等中發(fā)現(xiàn)的那些?；黧w通常是天然存在的烴的混合物，其可以煉制成柴油、汽油、加熱 用油、噴氣機油、煤油和被稱作石化產(chǎn)品的其他產(chǎn)品。來源于地下地層的化石流體可以包括 但不限于油母質(zhì)、浙青、焦浙青、浙青質(zhì)、油或其組合。
[0026] 術(shù)語"烷基"包括直鏈和支鏈基團以及環(huán)狀基團。環(huán)狀基團可以是單環(huán)或多環(huán)，和 在一些實施方案中可以具有3-10個碳原子。
[0027] 術(shù)語"芳基"包括碳環(huán)芳族環(huán)或環(huán)體系，例如具有1、2或3個環(huán)和任選在環(huán)中含有 至少一種雜原子（例如〇、S或N)。芳基的例子包括苯基、萘基、聯(lián)苯基、芴基、呋喃基、噻吩 基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、異吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、 噁唑基和噻唑基。
[0028] 術(shù)語"烷基芳基"指的是其上連接有烷基的芳基結(jié)構(gòu)部分。
[0029] 術(shù)語"堿金屬"指的是鋰、鈉或鉀。
[0030] 術(shù)語"堿土金屬"指的是鈣、鋇、鎂或鍶。
[0031] 術(shù)語"低級碳鏈醇"指的是具有不多于10個碳原子的醇。
[0032] 作為本文中使用的，術(shù)語"基本沒有"當涉及到物質(zhì)在配制物中基本不存在來使用 時，其表示這種物質(zhì)如果存在的話，則完全是作為偶然的雜質(zhì)或副產(chǎn)物而存在。換言之，該 物質(zhì)不影響配制物的性能。
[0033] 短語"地下地層"包括低于暴露的地面的區(qū)域以及低于被水例如海水或淡水覆蓋 的地面的區(qū)域。地下地層中的溫度可以是約25° F-約300° F。在一些實施方案中，地層 的溫度是至少約1〇〇° F，在其他實施方案中地層的溫度是至少約125° F，而在其他實施方 案中，地層的溫度是至少約150° F。
[0034] 本公開總體上提供一種表面活性劑配制物，用于處理和從地下地層采收化石流 體，和特別是用于在高鹽度和/或高溫條件下處理和從地下地層采收化石流體。根據(jù)一個 實施方案，該表面活性劑配制物包括主表面活性劑、配制物穩(wěn)定劑和注入水。已經(jīng)令人驚訝 地發(fā)現(xiàn)將少量的配制物穩(wěn)定劑添加到配制物中增加了該配制物對鹽度和硬度的耐受性，特 別是在高鹽度條件以及在高溫條件的相穩(wěn)定性。此外，在表面活性劑組合物中通常存在著 另外的組分例如助表面活性劑，其通常包括來改進表面活性劑配制物的穩(wěn)定性，可以被明 顯減少或消除，由此加速開發(fā)有效的配制物以及降低配制物的成本的過程。
[0035] 如上所述，表面活性劑配制物包含主表面活性劑。主表面活性劑可以是任何具有 疏水頭、親水尾和任選的中間基團的化合物。在一個實施方案中，主表面活性劑包含具有疏 水頭和親水尾的化合物，該疏水頭是基于天然或合成的烷基或烷基芳基，該親水尾是烷氧 基化基團、硫酸酯基團、磺酸酯基團、醚亞甲基羧酸酯基團、磷酸酯基團、膦酸酯基團、甜菜 堿、磺基甜菜堿或氧化胺。表面活性劑配制物可以包含一種主表面活性劑或主表面活性劑 的混合物。
[0036] 根據(jù)一個實施方案，主表面活性劑包括燒基芳基磺酸酯。在一個具體的實施方案 中，烷基芳基磺酸酯是式（I)所代表的化合物：
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于處理含有化石流體的地下地層的表面活性劑配制物，其包含主表面活性 齊?、配制物穩(wěn)定劑、和注入水，該配制物穩(wěn)定劑選自激發(fā)劑分子、二燒基磺基琥拍酸酯、溶劑 及其混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑配制物，其中該主表面活性劑包括具有疏水頭和 親水尾的化合物，該疏水頭是基于天然或合成的烷基或烷基芳基，該親水尾是烷氧基化基 團、硫酸酯基團、磺酸酯基團、醚亞甲基羧酸酯基團、磷酸酯基團、膦酸酯基團、甜菜堿、磺基 甜菜堿或氧化胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中該主表面活性劑包括通式（I)所代 表的化合物：
(I) 其中Ra是氫或含有1-3個碳原子的烷基，Rb是氫或含有1-3個碳原子的烷基，IT是具 有8-40個碳原子的烷基，和A是一價陽離子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑配制物，其中該主表面活性劑包括式（II)所代表 的化合物：
(II) 其中Rd是含有6-30個碳原子的烷基，Re是CH3或CH2CH 3, r是0-30的數(shù)，S是0-30的 數(shù)，U是COO或S04，和A是一價陽離子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑配制物，其中該配制物穩(wěn)定劑是具有式（III)所 示結(jié)構(gòu)的激發(fā)劑分子：
其中z是0或1，R1和R2各自獨立地是氫、含有1-18個碳原子的烷基、或芳基，并且各 X獨立地是氫、堿金屬離子、堿土金屬離子或式（IV)的銨離子基團： (r3)3hn+ (IV) 其中各R3獨立地是氫、含有1-4個碳原子的烷基或Ci-C；羥烷基。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面活性劑配制物，其中R1和R2之一或二者均是含有6-16 個碳原子的烷基，X每次出現(xiàn)均是鈉或鉀，和z是1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑配制物，其中該配制物穩(wěn)定劑是激發(fā)劑分子和二 掠某碌某據(jù)拍fe釀的、混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面活性劑配制物，其中該二烷基磺基琥珀酸酯是式（V)所 代表的化合物：
(V) 其中R4和R5各自獨立地是含有5-13個碳原子的烷基，和Μ是堿金屬離子、堿土金屬離 子、銨離子或取代的銨離子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑配制物，其中該配制物穩(wěn)定劑是激發(fā)劑分子、二 燒基橫基玻拍酸醋和溶劑的混合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面活性劑配制物，其中該溶劑是低級碳鏈醇或者已經(jīng)用 環(huán)氧乙烷（ΕΟ)、環(huán)氧丙烷（ΡΟ)或環(huán)氧丁烷（ΒΟ)烷氧基化的低級碳鏈醇。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑配制物，其中該注入水是海水，鹵水，來自蓄水 層、河流或湖泊的淡水，或者其混合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的表面活性劑配制物，其中該注入水的鹽度是至少約 20, OOOppm。
13. -種制備用于處理含有化石流體的地下地層的表面活性劑配制物的方法，其包括 將主表面活性劑與配制物穩(wěn)定劑和注入水進行混合，該配制物穩(wěn)定劑選自激發(fā)劑分子、二 烷基磺基琥珀酸酯、溶劑及其混合物。
14. 一種從含有化石流體的地下地層中采收化石流體的方法，其包括將權(quán)利要求1的 表面活性劑配制物注入到一個或多個注入井中，以使得隨后從一個或多個生產(chǎn)井中產(chǎn)油。
【文檔編號】C04B28/02GK104254505SQ201380020002
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月1日
【發(fā)明者】L·C·薩拉查, D·C·劉易斯, G·比斯曼斯, S·S·格達瓦爾斯, F·W·米勒 申請人:亨斯邁石油化學有限責任公司