一種適用于高溫高礦化度油藏的三元復(fù)合體系、表面活性劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及石油開(kāi)采過(guò)程中使用的Ξ元復(fù)合體系，特別是設(shè)及一種適用于高溫高 礦化度油藏的Ξ元復(fù)合體系、構(gòu)成該Ξ元復(fù)合體系的表面活性劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期，原油產(chǎn)量逐漸遞減，經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)始下降。為了進(jìn)一步提 高采收率，有效開(kāi)發(fā)剩余儲(chǔ)量，Ξ次采油技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。在眾多Ξ次采油 技術(shù)中，化學(xué)復(fù)合驅(qū)技術(shù)在大幅度降低表面活性劑用量的基礎(chǔ)上，仍能保持較高的采收率， 已成為在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行的提高采收率新技術(shù)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0003] 化學(xué)復(fù)合驅(qū)技術(shù)是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的Ξ次采油新技術(shù)，其特點(diǎn)是采用堿、 表面活性劑和高分子之間的有機(jī)復(fù)合，發(fā)揮各化學(xué)劑之間的協(xié)同作用，大幅度提高驅(qū)油效 率。它是一種基于堿驅(qū)、聚合物驅(qū)和表面活性劑驅(qū)等技術(shù)但又有所革新的技術(shù)，它發(fā)揮了它 們的優(yōu)勢(shì)，在提高原油采收率的同時(shí)大幅度降低成本。因此，復(fù)合驅(qū)被認(rèn)為是繼聚合物驅(qū)之 后的又一種更有潛力的Ξ次采油新方法。
[0004] 在過(guò)去的二、Ξ十年中，國(guó)內(nèi)外廣泛開(kāi)展了堿-表面活性劑-聚合物Ξ元復(fù)合驅(qū)技 術(shù)的研究。結(jié)果表明，Ξ元復(fù)合驅(qū)能將原油/地層水界面張力降至超低，即l(T3mN/m數(shù)量級(jí)， 在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率15%-20%，是一種有效的Ξ次采油方法。2001年大慶油田自行研 制了具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的表面活性劑，并實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和工業(yè)化生產(chǎn)，截至2010年底各試驗(yàn) 區(qū)累計(jì)注入表面活性劑10萬(wàn)噸，已完成杏二中、北Ξ西、Ξ廠小井距、北一區(qū)斷東和南五等 五個(gè)試驗(yàn)區(qū)，均取得了良好的增油降水效果。然而大慶油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的Ξ元復(fù)合體系是基 于大慶油田的低溫(45°C)和低礦化度(4000mg/L左右）油藏條件自主研發(fā)的，難W滿足高溫 (>75°C)和高礦化度（> lOOOOmg/L)油藏條件的技術(shù)要求。
[0005] 原因在于，在Ξ元復(fù)合體系中表面活性劑是主劑之一，表面活性劑性能的優(yōu)劣往 往是復(fù)合驅(qū)油效率高低的重要決定因素之一。對(duì)于普通油藏而言，無(wú)論是聚合物驅(qū)油劑還 是表面活性劑都已有規(guī)模化工業(yè)產(chǎn)品，在現(xiàn)場(chǎng)提高采收率方面也已取得理想效果。但對(duì)于 高溫高礦化度油藏，目前使用的驅(qū)油用表面活性劑(如石油橫酸鹽、烷基苯橫酸鹽、石油簇 酸鹽、木質(zhì)素橫酸鹽等)普遍存在不耐溫不抗鹽的缺點(diǎn)，導(dǎo)致現(xiàn)有表面活性劑起不到應(yīng)有效 果，而一些具有耐溫耐鹽特性的特定結(jié)構(gòu)表面活性劑成本偏高，直接影響了 Ξ元復(fù)合驅(qū)技 術(shù)在高溫高礦化度油藏中的應(yīng)用。因此，適用于高溫高礦化度油藏的表面活性劑已經(jīng)成為 制約Ξ元復(fù)合驅(qū)技術(shù)在高溫高礦化度油藏推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供一種在高溫高礦化度油藏 條件下適用的表面活性劑，包括烷基苯橫酸鹽溶液，所述烷基苯橫酸鹽溶液由烷基苯依次 經(jīng)預(yù)處理、橫化和中和后得到，所述烷基苯為重烷基苯或C8-C24烷基苯;所述烷基苯橫酸鹽 溶液合成反應(yīng)方程式如式m所示：
[0007]
[000引 式中，R = Cq 出 q+i，q = 8-24;
[0009] 化= CnH2n+i，n = 0，l;
[0010] R2 = CmH2m+i,rn = 〇a〇
[0011] 所述重烷基苯是十二烷基苯生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，不需合成;所述C8-C24烷基苯 是由C6-C22a-締控與苯、甲苯或二甲苯制備得到的；
[0012] 優(yōu)選的，制備所述C8-C24烷基苯的反應(yīng)方程式如式I所示，
[0013]
[0014] 式中；R'=Cp 出 p+i，p = 6-22;
[0015] 化=Cn 出 η+ι，η = 0，1;
[0016] R2 = Cm出m+i，m = 0，l;
[0017] R = CqH2q+i，q = 8-24。
[0018] 所述預(yù)處理為在真空度0.07MPa，溫度310-350°C下進(jìn)行的精饋切割除雜。
[0019] 還包括溶劑和/或非離子表面活性劑;其中溶劑優(yōu)選正丙醇、異丙醇、正下醇、正戊 醇和異戊醇中的一種或幾種，非離子表面活性劑優(yōu)選脂肪醇聚氧乙締酸和/或烷基酪聚氧 乙締酸;所述溶劑和所述非離子表面活性劑的體積分別優(yōu)選為所述烷基苯橫酸鹽溶液體積 的0-50 % 和0-5 % (溶劑的體積更優(yōu)選20-30 %、20-50 %、20-25 %、25-30 %、25-50 %、so- so% ; 非離子表面活性劑的體積更優(yōu)選 3-4 % 、3-5% 、 4-5% ) 。
[0020] 本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供運(yùn)種表面活性劑的制備方法，包括將烷基苯依次經(jīng) 預(yù)處理、橫化和中和后得到烷基苯橫酸鹽溶液，烷基苯為重烷基苯或C8-C24烷基苯；
[0021] 其中，由C8-C24烷基苯得到烷基苯橫酸鹽溶液的合成路線如下：
[0022]
[0023] 由重烷基苯得到的烷基苯橫酸鹽溶液的合成路線如式虹；
[0024] 其中，R'=Cp 出 p+i，p = 6-22;
[0025] 化=Cn 出 η+ι，η = 0，1;
[0026] R2 = Cm出m+i，m = 0，l;
[0027] R = Cq 出 q+i，q = 8-24。
[0028] 所述預(yù)處理為在真空度0.07MPa，溫度310-350°C下進(jìn)行的精饋切割除雜。
[00巧]具體步驟為：
[0030] (1)烷基苯的預(yù)處理:得到純化后的烷基苯；
[0031] (2)橫化:將步驟(1)得到的純化后的烷基苯與含Ξ氧化硫3%-7%(v/v)的工藝風(fēng) 按照烷基苯和Ξ氧化硫的摩爾比為1:(1.0-1.5)的比例，在30-60°C下進(jìn)行橫化;橫化反應(yīng) 完畢后，在同一溫度下老化0.5-2小時(shí)，再加入工藝風(fēng)體積1%-4%的工藝水(工藝水的溶解 性總固體。OOOmg/L，總硬度m碳酸巧計(jì)）< 200mg/L，抑為6.5-8.5)水解0.5-2小時(shí)，用于 終止橫化反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物烷基苯橫酸；
[0032] (3)中和:在30-80°C下，用20%-50% (質(zhì)量體積百分含量，g/lOOmL)的堿液中和步 驟(2)得到的烷基苯橫酸至抑值為7-9,得到烷基苯橫酸鹽溶液，所用堿液為化0H、K0H、畑3、 畑2C2H4OH或C出畑2中一種的水溶液；
[0033] 優(yōu)選的，還包括步驟(4)復(fù)配:在步驟(3)得到的烷基苯橫酸鹽溶液中，加入烷基苯 橫酸鹽溶液體積0-50 %的溶劑和/或烷基苯橫酸鹽溶液體積0-5 %的非離子表面活性劑，混 合均勻后得到所述表面活性劑;所述溶劑優(yōu)選正丙醇、異丙醇、正下醇、正戊醇和異戊醇中 一種或幾種;所述非離子表面活性劑優(yōu)選脂肪醇聚氧乙締酸和/或烷基酪聚氧乙締酸;所述 脂肪醇聚氧乙締酸和/或烷基酪聚氧乙締酸優(yōu)選質(zhì)量百分含量為50wt%的水溶液;所述溶 劑的體積優(yōu)選20-30 %、20-50 %、20-25 %、25-30 %、25-50 %、30-50 % ;所述非離子表面活 性劑的體積優(yōu)選3-4%、3-5%、4-5%。
[0034] 所述烷基苯包括重烷基苯或C8-C24烷基苯，所述重烷基苯是十二烷基苯生產(chǎn)過(guò)程 中的副產(chǎn)物，不需合成；
[0035] C8-C24烷基苯的合成：所述C8-C24烷基苯是由C6-C22a-締控與苯、甲苯或二甲苯 烷基化制備得到的，合成路線如權(quán)利要求5中的式I;優(yōu)選的步驟為C6-C22的α-締控與苯、甲 苯或二甲苯按照摩爾比1:(5-9)投入反應(yīng)蓋中，加入催化劑A1C13,在20-60°C條件下，反應(yīng) 1-6小時(shí)，經(jīng)NaOH中和至pH為7-8,水洗、靜置分層后，收集上層有機(jī)相即為C8-C24烷基苯。
[0036] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種由該表面活性劑構(gòu)成的適用于高溫高礦化度油 藏的Ξ元復(fù)合體系，包括聚合物、表面活性劑和碳酸鋼，所述表面活性劑為上述表面活性 劑;優(yōu)選包括500-4000mg/L的聚合物、0.01-0.5wt %的表面活性劑和0.2-3 . Owt %的碳酸 鋼，1500-3000mg/L的聚合物、0.1-0.5wt %的表面活性劑和0.5-1.8wt %的碳酸鋼，或2000- 3000mg/L的聚合物、0.2-0.4wt %的表面活性劑和0.5-1.5wt %的碳酸鋼；更優(yōu)選2500mg/L 的聚合物、〇.3wt%的表面活性劑和l.Owt%的碳酸鋼;其中，聚合物優(yōu)選分子量在1600萬(wàn)- 2500萬(wàn)之間的部分水解聚丙締酷胺、疏水締合聚合物、分子量在200萬(wàn)-800萬(wàn)之間的生物聚 合物和分子量在200萬(wàn)-600萬(wàn)之間的黃胞膠中的一種或幾種。
[0037] 本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種適用于高溫高礦化度油藏的Ξ元復(fù)合體系驅(qū) 油的方法，在水驅(qū)或聚驅(qū)后，使用上述表面活性劑配制而成的Ξ元復(fù)合體系或上述Ξ元復(fù) 合體系進(jìn)行注入，然后再水驅(qū);所述注入方式可W是如下一種：（1)(0.05-0.5)PVS元復(fù)合 體系+(〇-〇. 3)PV聚合物；（2) (0.02-0.1 )PV聚合物調(diào)剖溶液+(0.05-0.5)PVS元復(fù)合體系+ (0-0.3)PV聚合物；（3) (0.05-0.2)PV聚合物調(diào)剖溶液+(0.02-0.5)PVS元復(fù)合體系+(0 .Οδ? ?. 5) PVS 元復(fù)合體系+ (0.1 -0.3) PV 聚 合物。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制備的