專利名稱：高效抗鎂離子的驅(qū)油劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效抗鎂離子的驅(qū)油劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)石油需求量的不斷增加和石油儲(chǔ)量的減少，石油作為不可再生的資源正變得越來(lái)越寶貴。面臨的問(wèn)題有一，供需矛盾突出，石油需求量越大越大，新油田越來(lái)越少；二，枯竭油藏中還剩留有大量原油。一次采油(POR)可采出10 25% 地下原油，二次采油(SOR)可采出15 25%地下原油，即一次采油和二次采油只采出25 50%地下原油。為了保證石油長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)、滿足人類的需求，必須研究和發(fā)展提高石油采收率技術(shù)，三次采油(EOR)通過(guò)強(qiáng)化采油措施，可使原油采收率再提高6 20%，甚至更多?；瘜W(xué)驅(qū)是提高采收率的一個(gè)重要方法。表面活性劑驅(qū)被認(rèn)為是可以較大幅度提高采收率、適用范圍廣、最具發(fā)展前景的一種化學(xué)劑。表面活性劑無(wú)論是作為主劑還是作為助劑驅(qū)油，對(duì)大幅度提高采收率均起到不可估量的作用。聚合物驅(qū)油技術(shù)是一種重要的提高石油采收率的方法，與一般水驅(qū)相比，聚合物驅(qū)油可加速采油過(guò)程，改善經(jīng)濟(jì)效益，工藝及設(shè)備較簡(jiǎn)單、成本較低。作為化學(xué)驅(qū)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，聚合物、表面活性劑及堿形成的三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)已在中外進(jìn)行了一些礦場(chǎng)試驗(yàn)，取得了良好的驅(qū)油效果。但是堿的加入導(dǎo)致礦場(chǎng)試驗(yàn)中出現(xiàn)采油井井筒結(jié)垢嚴(yán)重、采出液處理困難等問(wèn)題，使得三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用前景不容樂(lè)觀。相比之下，聚合物和表面活性劑形成的二元復(fù)合驅(qū)配方中未使用堿， 礦場(chǎng)可操作性更強(qiáng)，因而受到油田的認(rèn)可。但是由于不用任何堿，原油中石油酸類活性物質(zhì)不能得到充分利用，所以研發(fā)具有更高表面活性的新型表面活性劑和無(wú)堿二元復(fù)合驅(qū)配方勢(shì)在必行。國(guó)外三次采油用的表面活性劑工業(yè)化產(chǎn)品主要有兩大類一是石油磺酸鹽為主的表面活性劑，二是烷基苯磺酸鹽為主的表面活性劑，這兩類表面活性劑原料都取自原油，原料來(lái)源廣、數(shù)量大，因而也是國(guó)外三次采油用量最大的表面活性劑。由于磺酸鹽類表面活性劑為陰離子型，它與二價(jià)陽(yáng)離子(注入水中的Ca2+、Mg2+等)會(huì)發(fā)生沉淀，當(dāng)Ca2+、Mg2+超過(guò) 300 μ g/g時(shí)便失去驅(qū)油效果。為此，國(guó)外還在繼續(xù)開(kāi)發(fā)研究適合高含鹽、高Ca2+、Mg2+離子地層用的表面活性劑，包括多官能團(tuán)的表面活性劑、雙子表面活性劑以及犧牲劑的研究，并且注重各種表面活性劑的復(fù)配研究。陰-非離子兩性表面活性劑近年來(lái)一直是三次采油(EOR)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，由于其分子結(jié)構(gòu)中將兩種不同性質(zhì)的非離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)設(shè)計(jì)在同一個(gè)表面活性劑分子中，使其兼具陰離子和非離子表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、性能優(yōu)良，因此顯示了良好的應(yīng)用前景，尤其針對(duì)無(wú)堿存在的二元復(fù)合驅(qū)體系，由于沒(méi)有堿的存在不但避免了油層的堵塞、結(jié)垢和腐蝕等問(wèn)題，而且能與原油形成超低界面張力。近幾年來(lái)，由于雙子 (Gemini)表面活性劑是由兩個(gè)親水基團(tuán)、兩個(gè)疏水基團(tuán)和一個(gè)連接基鍵合而成的特殊結(jié)構(gòu)化合物，比傳統(tǒng)表面活性劑具有更為優(yōu)良的性能，使它具有超低界面張力、低臨界膠束濃度、低Kraff點(diǎn)、良好的鈣皂分散能力、良好的潤(rùn)濕性能等一系列獨(dú)特性質(zhì)，從而引起極大關(guān)注。具有界面性能和流變性的Gemini表面活性劑，有望取代三元復(fù)合驅(qū)配方中的堿，在合理的配方體系下，最終實(shí)現(xiàn)二元驅(qū)替體系，為油田的化學(xué)驅(qū)開(kāi)辟新的途徑。早在20世紀(jì)20年代末30年代初的專利申請(qǐng)中，德格魯特(De Groot)就曾提出水溶性表面活性劑有助于提高石油的采收率。目前，國(guó)內(nèi)研究開(kāi)發(fā)的主要雙子表面活性劑主要是陽(yáng)離子雙季銨鹽型，如中國(guó)專利CN 1528853、CN 1817431、CN 1066137等相繼報(bào)道了雙酰胺型陽(yáng)離子型、含氟陽(yáng)離子型及含吡啶基陽(yáng)離子雙子表面活性劑。由于陽(yáng)離子具有吸附損耗大、成本高等缺點(diǎn)，近年來(lái)陰離子型和非離子型雙子表面活性劑的研究開(kāi)發(fā)也得到了越來(lái)越多的重視，如中國(guó)專利CN 101073757報(bào)道了一種陰離子不對(duì)稱雙子的合成。而由于陰離子型表面活性劑具有耐鹽性差，而非離子型具有耐溫性差的缺點(diǎn)，使得這些產(chǎn)品無(wú)法在高溫高鹽油藏的得到應(yīng)用。另外，現(xiàn)有的三元復(fù)合驅(qū)油體系中，含有高濃度的堿，如氫氧化鈉、碳酸鈉等，在使用過(guò)程中，對(duì)地層和油井等帶來(lái)巨大的傷害，所使用的表面活性劑不易被生物降解，且對(duì)人體也有一定的危害性，如1991年，趙國(guó)璽在《表面活性劑物理化學(xué)》P495 ； 1994年，劉程在 《表面活性劑大全》P35中所公開(kāi)的內(nèi)容。所以針對(duì)那些苛刻油藏，我們理應(yīng)尋求一種在無(wú)堿、高溫(地層溫度大于65°C )、高鹽(礦化度30000mg/L以上)條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并能與原油形成10_3 l(T4mN/m超低界面張力，有效提高原油采收率的表面活性劑驅(qū)油體系。本發(fā)明所述的正是這種在無(wú)堿情況下，適合于高溫高鹽油藏的陰-非雙子表面活性劑、其制備方法、二元復(fù)合及其在三次采油中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是現(xiàn)有技術(shù)中含表面活性劑的驅(qū)油劑存在高溫高鹽條件下驅(qū)油效率差，使用濃度高以及三元復(fù)合驅(qū)中堿對(duì)地層和油井帶來(lái)的腐蝕和積垢?jìng)Φ膯?wèn)題，提供一種新的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑。該方法將含N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽表面活性劑驅(qū)油劑用于驅(qū)油過(guò)程中，具有無(wú)堿、無(wú)腐蝕和積垢?jìng)?，使用濃度低，在高溫高鹽條件下驅(qū)油效率高的特點(diǎn)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種與解決技術(shù)問(wèn)題之一相對(duì)應(yīng)的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑的制備方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，以質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組份(1)0. 01 5. 0%的N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽；(2)0.01 3.0%的聚合物；(3) 92. 0 99. 98 % 的注入水；其中(1)組分的分子通式為
權(quán)利要求
1.一種高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，以質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組份(1)0.01 5. 0%的N，N-雙脂肪酰基二胺二甲基丙酸二聚氧乙烯醚雙磺酸鹽；(2)0.01 3.0%的聚合物；(3)92.0 99. 98%的注入水；其中(1)組分的分子通式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，其特征在于所述的注入水的總礦化度為10000 40000毫克/升、Mg2+為300 1350毫克/升，Ca2+為50 800毫克/升， 水型為MgCl2型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，其特征在于所述的聚合物選自超高分子量陰離子聚丙烯酰胺或改性聚丙烯酰胺，其中超高分子量陰離子聚丙烯酰胺，其粘均分子量為2300萬(wàn)，改性聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸三種單體共聚而成的，其摩爾百分比為80 18 2，其粘均分子量為 1500 萬(wàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，其特征在于所述的N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽中的R1碳原子數(shù)為九、十一、十三、十五或十七。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，其特征在于所述的N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽N，N-雙脂肪?；范宜岫垩跻蚁┟央p羧酸鹽中的&的碳原子數(shù)為二、四或六。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，其特征在于所述的N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽中的R1碳數(shù)加1之和，與EO數(shù)η的比值在2 4 之間。
7.權(quán)利要求1所述的高效抗鎂離子的驅(qū)油劑的制備方法，包括以下步驟(a) N, N-雙脂肪?；范谆岬闹苽鋵⑺枧浔鹊奶兼湐?shù)為10 18的脂肪酸、二氯亞砜和N，N- 二甲基甲酰胺DMF在70 100°C反應(yīng)2 5小時(shí)，減壓抽出過(guò)量的二氯亞砜，得到的透明液體即為碳鏈數(shù)為10 18 的脂肪酰氯1 ；另將所需配比的碳數(shù)為2 6的二胺、甲基丙烯酸甲酯和溶劑1，4_二氧六環(huán)混合均與后，在40 70°C反應(yīng)2 5小時(shí)，減壓去除未反應(yīng)的原料及溶劑得二胺二甲基丙酸甲酯L以5堿溶液調(diào)節(jié)PH = 9 10，劇烈攪拌下滴加丄，再于40 70°C反應(yīng)2 6小時(shí)，得N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆峒柞?，加入所需量的乙醇，以堿溶液調(diào)節(jié)PH = 11 12，回流反應(yīng)2 6小時(shí)，酸化后得N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆幔黄渲?，制備丄時(shí)，碳鏈數(shù)為10 18的脂肪酸、二氯亞砜和N，N- 二甲基甲酰胺的摩爾比為1 1.0 2.0 0.03 0.1;制備2時(shí)，溶劑為1，4_ 二氧六環(huán)，用量為碳鏈數(shù)為2 6的二胺質(zhì)量的3 6倍，碳鏈數(shù)為2 6的二胺與甲基丙烯酸甲酯的摩爾比為1 1.0 4.0;制備2時(shí)，碳鏈數(shù)為10 18的脂肪酰氯與碳鏈數(shù)為2 6二胺二甲基丙酸甲酯的摩爾比為1.9 2. 5 1;制備N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪酰基二胺二甲基丙酸時(shí)，用量為碳鏈數(shù)為2 6的二胺質(zhì)量的5 10倍；(b)N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟训闹苽洳襟E(a)所合成的N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆岷铜h(huán)氧乙烷按所需配比在反應(yīng)溫度為85 160°C，壓力小于0. SOMPa表壓條件下，鈣的堿性化合物為催化劑，反應(yīng)得N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪酰基二胺二甲基丙酸二聚氧乙烯醚；其中，N， N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆崤c環(huán)氧乙烷摩爾比為1 4 14，催化劑用量為N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆豳|(zhì)量的0. 5 5. 0% ；(c)N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽的制備將步驟(b)所合成的N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟寻此枧浔扰c3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨催化劑混合， 以甲苯為溶劑，在反應(yīng)溫度50 130°C，反應(yīng)3 15小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)后處理得N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽。其中，N，N-雙碳鏈數(shù)為10 18脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟?、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈉和四丁基溴化銨的摩爾比=1 2 6 2 8 0.05 0.3;(d)將所需量的N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽、上述的超高分子量陰離子聚丙烯酰胺或改性聚丙烯酰胺及注入水均勻混合，室溫?cái)嚢? 3小時(shí)，得到所需的組合物。以質(zhì)量百分比計(jì)，N, N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽、上述的超高分子量陰離子聚丙烯酰胺或改性聚丙烯酰胺及注入水的配比為0. 01 5. 0% 0. 01 3. 0% 92. 0 99. 98%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效抗鎂離子的驅(qū)油劑及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中含表面活性劑的驅(qū)油劑存在高溫高鹽條件下驅(qū)油效率差、使用濃度高以及三元復(fù)合驅(qū)中堿對(duì)地層和油井帶來(lái)的腐蝕和積垢?jìng)Φ膯?wèn)題。本發(fā)明通過(guò)一種高效抗鎂離子的驅(qū)油劑，以質(zhì)量百分比計(jì)包括以下組份(1)0.01～5.0％的N，N-雙脂肪?；范谆岫垩跻蚁┟央p磺酸鹽；(2)0.01～3.0％的聚合物；(3)92.0～99.98％的注入水；其中(1)組分的分子通式為式中R1為C9～C17的烷基，R2為C2～C6的烷基，n為乙氧基團(tuán)EO的加合數(shù)，其取值范圍為2～7中的任意一個(gè)整數(shù)；M為選自鉀、鈉或鋰中的任意一種等金屬離子；聚合物選自超高分子量陰離子聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺或黃原膠中的一種或兩種；水選自油田注入水的技術(shù)方案，較好地解決了該問(wèn)題，可用于油田的三次采油生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C09K8/584GK102373046SQ201010261830
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者吳國(guó)英, 唐恒志, 沈之芹, 沙鷗 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院