專利名稱：用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高采收率的新型驅(qū)油體系及其制備方法，屬 于油田強(qiáng)化采油技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著石油開(kāi)采的不斷進(jìn)行，世界上許多地域的油田都已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期的高含水階 段?，F(xiàn)階段能夠有效地提高老油田的采收率，增加可采含量的驅(qū)油方法有堿水驅(qū)、聚合 物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)(活性水驅(qū)、膠束驅(qū)和微乳液驅(qū))以及三元復(fù)合驅(qū)(堿-聚合物-表面 活性劑)。其中，三元復(fù)合驅(qū)是在堿水驅(qū)和聚合物驅(qū)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，其特點(diǎn)是成本 低并能顯著提高原油采收率，但是其中所含的大量堿對(duì)地層和油井都帶來(lái)巨大的傷害，不 利于油田的可持續(xù)性發(fā)展。為了解決上述問(wèn)題，從保護(hù)油氣層的角度出發(fā)，表面活性劑-聚合物二元復(fù)合驅(qū)具有 良好的應(yīng)用前景。它是利用聚合物與表面活性劑復(fù)配形成的驅(qū)油體系。目前，常用水解聚 丙烯酰胺等聚合物作為流度控制劑，利用其高粘彈性來(lái)提高波及系數(shù)，改善油/水流度比， 減少驅(qū)油劑在地層巖石上的吸附損耗；而用表面活性劑來(lái)降低原油與水之間的界面張力， 使之能夠更好地乳化和增溶原油，從而提高驅(qū)替液的洗油效率。目前使用的表面活性劑主 要是石油磺酸鹽、垸基苯磺酸鹽和木質(zhì)素磺酸鈉等陰離子表面活性劑。此類表面活性劑具 有較好的降低油/水界面張力的能力，但無(wú)機(jī)高價(jià)陽(yáng)離子的存在會(huì)導(dǎo)致其沉淀，因而影響 其性能。尤其是對(duì)于經(jīng)過(guò)聚合物驅(qū)后的油藏，不但地層溫度不斷升高，水質(zhì)礦化度也愈來(lái) 愈高，傳統(tǒng)的陰離子聚合物/陰離子表面活性劑復(fù)配體系的黏度和界面張力均難以達(dá)到要 求。要保證驅(qū)油體系在高礦化度和較高溫度條件下同時(shí)具有足夠高的黏度和超低界面張 力，必須沖破以往利用陰離子聚合物/陰離子表面活性劑復(fù)配體系的框框。 發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的抗高溫和抗無(wú)機(jī)高價(jià)陽(yáng)離子性能差及用量大等問(wèn)題，本發(fā)明 提供一種用于聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高采收率的新型驅(qū)油體系及其制備方法，該驅(qū)油體系是 既能達(dá)到較高黏度和超低界面張力又具有低加量特點(diǎn)的強(qiáng)化采油復(fù)合驅(qū)劑。本發(fā)明的技術(shù)方案如下用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系，按質(zhì)量百分比的組成為 陽(yáng)離子表面活性劑 0.01-0.2 %陰離子型水溶性高分子量聚合物 0. 1-0. 2 %非離子表面活性劑 0. 01-0. 2 %添加劑 0-1.5 %水 余量。在上述驅(qū)油劑體系中，調(diào)控陽(yáng)離子表面活性劑與陰離子聚電解質(zhì)的相互作用，使之形 成具有高界面活性的復(fù)合物，并以非離子表面活性劑調(diào)節(jié)體系的溶度，進(jìn)而配制出穩(wěn)定性好、降低油水界面張力能力強(qiáng)且體系黏度高的驅(qū)油劑。所述的陽(yáng)離子表面活性劑為季銨鹽型，具體選自十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)或 十六烷基三甲基溴化銨二聚體、烷基三甲基溴化吡啶或垸基三甲基溴化吡啶的二聚體、垸 基咪唑或垸基咪唑的二聚體、雙十六烷基二甲基溴化銨中的一種或多種。所述的陰離子型水溶性高分子量聚合物為水解聚丙烯酰胺，或者水解聚丙烯酰胺與黃 原膠的組合，所述的水解聚丙烯酰胺分子量1400萬(wàn)-2000萬(wàn)，水解度20-40%。所述的非離子表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、異辛基酚基聚 氧乙烯醚(Triton X-IOO)、 Triton X-100的低聚體、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯 醚中的一種或多種。所述的Triton X-100的低聚體包括二聚體、三聚體或七聚體Tyloxapol(異辛基苯酚甲 醛樹脂聚氧乙烯醚)。所述添加劑為無(wú)機(jī)鹽，所述無(wú)機(jī)鹽優(yōu)選氯化鈉、氯化鉀、碘化鈉、氯化鈣、氯化鎂或 硫酸鈉等。根據(jù)應(yīng)用時(shí)地層水的情況，若地層水含有上述的無(wú)機(jī)鹽，則該添加劑可以不加。本發(fā)明上述的驅(qū)油體系的制備方法，步驟如下將陰離子型水溶性高分子量聚合物、陽(yáng)離子表面活性劑、非離子表面活性劑、添加劑 和水(或者含有無(wú)機(jī)鹽地層水)按比例加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)，即得。本發(fā)明上述的驅(qū)油體系粘度^10mPa.s(切速為7S")的驅(qū)油體系。本申請(qǐng)的發(fā)明人詳細(xì)地研究了水解聚丙烯酰胺(HPAM)與陽(yáng)離子表面活性劑以及非 離子表面活性劑復(fù)配體系的流變性及其與原油間的界面張力，考察了復(fù)配體系的組成、溫 度和礦化度等對(duì)復(fù)配體系性質(zhì)的影響?？紤]到荷負(fù)電的HPAM對(duì)復(fù)配體系性能影響顯著， 詳細(xì)地考察了 HPAM濃度對(duì)體系與原油的界面張力的影響，以HPAM濃度對(duì)10000 mg-L" 礦化水(鈣鎂離子含量為440mg.1/1)中TritonX-100:CTAB=3:1 (質(zhì)量比)體系界面張力 的影響為例，結(jié)果示于附圖l中。顯然，適當(dāng)量HP認(rèn)的存在有利于降低體系與原油間的 界面張力，且只有濃度達(dá)到一定程度時(shí)，界面張力方可降至超低水平。為了調(diào)節(jié)體系的溶度，選擇非離子表面活性劑和陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配體系。陽(yáng)離子 表面活性劑(CTAB)濃度對(duì)體系與原油超低界面張力的影響規(guī)律如附圖2所示，CTAB的 加入對(duì)體系界面張力的影響非常顯著，且當(dāng)CTAB的濃度為0.01wty。時(shí)，界面張力也能在 較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到超低。同時(shí)，我們還考察了礦化度對(duì)復(fù)合體系超低界面張力的影響，如附圖3所示，當(dāng)?shù)V化 度為2000和4000 mg.U1時(shí)，體系與原油的界面張力很快達(dá)到平衡值，但界面張力較高， 而當(dāng)?shù)V化度高于6000mg.L—1時(shí)，界面張力即可達(dá)到超低水平。另外我們還考察了黃原膠作為添加劑及改變表面活性劑對(duì)體系界面張力的影響，如附 圖4所示，在復(fù)合體系中加入黃原膠(XC)仍能使界面張力達(dá)到超低，并且將復(fù)合體系 中的陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)換成十六垸基溴化吡啶(CPB)， 也能達(dá)到超低界面張力。另外我們還保持復(fù)合體系中HPAM和CTAB及礦化度等條件不 變，將Triton X-100替換成Triton X-100低聚體Tyloxapol,并考察了 Tyloxapol與CTAB不同質(zhì)量比對(duì)界面張力的影響，如圖5所示，當(dāng)Tyloxapol與CTAB質(zhì)量比為1:1、 3: 1、 5:1時(shí)，復(fù)合體系與原油的界面張力能夠達(dá)到超低。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，表面活性劑的加入對(duì)體系的粘度有著較大的影響，我們針對(duì)0.17 % HPAM、 0.1 %表面活性劑及10000 mg丄—'礦化水(鈣鎂離子含量為440tng丄—"復(fù)合體系 研究了非離子表面活性劑與陽(yáng)離子表面活性劑配比不同對(duì)體系粘度的影響，如附圖6所 示，非離子表面活性劑與陽(yáng)離子表面活性劑配比改變對(duì)體系的粘度影響顯著，當(dāng)非離子表 面活性劑與陽(yáng)離子表面活性劑的質(zhì)量比為1:1和3:1時(shí)，體系在剪切速率為7s"時(shí)的粘度 可大于10 mPa-s。本發(fā)明的用于聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高采收率的新型驅(qū)油體系具有如下優(yōu)點(diǎn)① 驅(qū)油體系采用的均為已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的聚合物和表面活性劑，原料易得，且聚合物和表面活性劑的用量少，成本相對(duì)較低；② 實(shí)驗(yàn)證明，陽(yáng)離子表面活性劑與荷負(fù)電的聚電解質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生具有高界面 活性的復(fù)合物，有利于達(dá)到超低界面張力，而且，陽(yáng)離子表面活性劑與非離子表面活性劑 產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，既有利于界面張力降低，也有利于體相中聚集體的形成，從而實(shí)現(xiàn)降低界 面張力和提高體系黏度的統(tǒng)一；③ 復(fù)合驅(qū)配方不用加入堿即可達(dá)到超低界面張力，克服了堿對(duì)地層的損害及對(duì)聚合物粘度的降低等問(wèn)題；④ 復(fù)合驅(qū)配方抗高溫、抗鈣鎂能力強(qiáng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，復(fù)合驅(qū)體系能在70。C和10000 mg.U1礦化度下，粘度達(dá)到10mPa.s，同時(shí)界面張力能達(dá)到超低； 經(jīng)室內(nèi)模擬巖芯驅(qū)油實(shí)驗(yàn)證明，該復(fù)合驅(qū)油體系用于聚合物驅(qū)后可使驅(qū)油效率提 高8. 6 %;◎復(fù)合驅(qū)配方可以用勝利油田孤島采油廠地層水配制，可以節(jié)約水資源，具有環(huán)保 效益，并且通過(guò)吸附實(shí)驗(yàn)證明，表面活性劑在石英砂表面吸附后仍能使界面張力達(dá)到超低。


圖1體系界面張力對(duì)HPAM濃度的依賴性(70.0±0.rC)。橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo) 是驅(qū)油體系與勝利油田原油的界面張力。圖2 CTAB濃度對(duì)界面張力的影響(70.0±0.1°C)。橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是界面張力。圖3礦化度對(duì)復(fù)合體系界面張力的影響(70.o土o.rc)。橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是界面張力。圖4和圖5是復(fù)合體系不同組分等因素對(duì)界面張力的影響(70.o士o.rc)。橫坐標(biāo)是時(shí) 間，縱坐標(biāo)是界面張力。其中，XC是黃原膠，CTAB是陽(yáng)離子表面活性劑十六垸基三甲 基溴化銨，CPB是十六垸基溴化吡啶，HPAM是水解聚丙烯酰胺，TritonX-100是異辛基 酚基聚氧乙烯醚，Tyloxapol是異辛基苯酚甲醛樹脂聚氧乙烯醚。圖6 Triton X-100和CTAB不同配比時(shí)體系的表觀粘度隨剪切速率的變化 (70.0±0.1°C)。橫坐標(biāo)是剪切速率，縱坐標(biāo)是表觀黏度。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。實(shí)施例l:用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系原料水解聚丙烯酰胺17.0 g、異辛基酚基聚氧乙烯醚(TritonX-100)7.5g、十六烷基 三甲基溴化銨2.5 g、氯化鈉46.3 g、氯化鈣1.52g、氯化鎂2.18g、純凈水9923 g。 將以上原料加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)即可。 在溫度為70°C、剪切速率為7s "時(shí)測(cè)得體系的粘度為13.2 mPa.s、最低界面張力為 2.8xl(T3 mN.m—';經(jīng)石英砂和地層砂三次吸附(吸附劑與吸附質(zhì)質(zhì)量比為1: 3)后，體系 的粘度分別為29.6和15.8 mPa.s、最低界面張力分別為4.8xl0—3 mN.m-1、 3.0xl(T3 mN.m—1。實(shí)施例2:用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系原料水解聚丙烯酰胺17.0 g、異辛基酚基聚氧乙烯醚(TritonX-100)7.5g、十六烷基 三甲基溴化銨2.5 g、勝利油田孤島采油廠地層水9973 g。將以上原料加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)即可。 在溫度為70°C、剪切率為7s時(shí)測(cè)得體系的粘度為16.5 mPa.s、最低界面張力為 4.6xlO-3mN/m;經(jīng)石英砂和地層砂三次吸附(吸附劑與吸附質(zhì)質(zhì)量比為1: 3)后，體系的 粘度分別為48.1和25.3 mPa.s、最低界面張力分別為8.3xl(T3 mN.m'1、 6.4xl(T4 mN.m—1。實(shí)施例3:用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系原料水解聚丙烯酰胺17.0 g、黃原膠3.0g、聚乙二醇辛基苯基醚(OP-6) 7.5 g、 十六烷基三甲基溴化銨2.5 g、氯化鈉46.3 g、氯化鈣1.52 g、氯化鎂2.18g、純凈水9920g。將以上原料加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)即可。 在溫度為70°C、剪切率為7s —1時(shí)測(cè)得體系的粘度為12.7 mPa.s、最低界面張力為 1.3xl(T3 mN.m"; 經(jīng)石英砂和地層砂三次吸附(吸附劑與吸附質(zhì)質(zhì)量比為1: 3)后，體系 的粘度分別為31.4禾n 19.0mPa.s、最低界面張力分別為1.2xl(T3 mN.m"、 3.2xl(T3 mN.m-'。實(shí)施例4:用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系原料水解聚丙烯酰胺17.0 g、黃原膠3.0g、聚乙二醇辛基苯基醚(OP-6) 7.5 g、 十六烷基溴化吡啶(CPB)2.5g、氯化鈉46.3g、氯化鈣1.52 g、氯化鎂2.18 g、純凈水9920g。將以上原料加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)即可。 在溫度為70°C、剪切率為7s "時(shí)測(cè)得體系的粘度為16.97 mPa.s、最低界面張力為5.9xl(T5 mN.m";經(jīng)地層砂五次吸附(吸附劑與吸附質(zhì)質(zhì)量比為h 3)后，體系的粘度為29.1 mPa.s、最低界面張力為2.7x10—3 mN'm"。實(shí)施例5:用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系原料水解聚丙烯酰胺17.0 g、異辛基苯酚甲醛樹脂聚氧乙烯醚(Tyloxapol)7.5g、十 六烷基三甲基溴化銨2.5g、氯化鈉46.3 g、氯化鈣1.52 g、氯化鎂2.18g、純凈水9923 g。 將以上原料加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)即可。 在溫度為70。C、剪切率為7s "時(shí)測(cè)得體系的粘度為12.5 mPa.s、最低界面張力為9xl0—5 mN-m-1。
權(quán)利要求
1. 一種用于聚合物驅(qū)后提高原油采收率的驅(qū)油體系，其特征在于，按質(zhì)量百分比該驅(qū)油體系的組成為陽(yáng)離子表面活性劑0.01-0.2％陰離子型水溶性高分子量聚合物0.01-0.2％非離子表面活性劑0.01-0.2％添加劑 0-1.5％水 余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系，其特征是所述的陽(yáng)離 子表面活性劑為季銨鹽型，具體選自十六烷基三甲基溴化銨或十六垸基三甲基溴化銨二聚 體、烷基三甲基溴化吡啶或烷基三甲基溴化吡啶的二聚體、垸基咪唑或烷基咪唑的二聚體、 雙十六垸基二甲基溴化銨中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系，其特征是所述的陰離 子型水溶性高分子量聚合物為水解聚丙烯酰胺，或者水解聚丙烯酰胺與黃原膠的組合，所 述的水解聚丙烯酰胺分子量1400萬(wàn)-2000萬(wàn)，水解度20-40%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系，其特征是所述的非離 子表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、異辛基酚基聚氧乙烯醚、異辛 基酚基聚氧乙烯醚的低聚體、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯醚中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系，其特征是所述的異辛 基酚基聚氧乙烯醚的低聚體包括二聚體、三聚體或七聚體異辛基苯酚甲醛樹脂聚氧乙烯 醚。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系的制備方法，其特征是 添加劑選自氯化鈉、氯化鉀、碘化鈉、氯化鈣、氯化鎂或硫酸鈉。
7. 權(quán)利要求l所述的聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系的制備方法，步驟如下 將陰離子型水溶性高分子量聚合物、陽(yáng)離子表面活性劑、非離子表面活性劑、添加劑和水按比例加入到帶有攪拌裝置的混合器中，在室溫下攪拌l-2小時(shí)，即得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于聚合物驅(qū)后提高采收率的驅(qū)油體系及其制備方法，屬于油田強(qiáng)化采油技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明驅(qū)油體系是利用荷相反電荷表面活性劑與聚合物相互作用形成具有高活性復(fù)合物，并配以非離子表面活性劑而得到新型驅(qū)油體系。它解決了現(xiàn)有驅(qū)油體系抗溫和抗無(wú)機(jī)高價(jià)陽(yáng)離子性能差等問(wèn)題。本發(fā)明的體系具有較高黏度、超低界面張力和低加量等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)施提高原油采收率技術(shù)的油田具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C09K8/584GK101270279SQ200810015789
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者丹 吳, 宮厚健, 徐桂英, 朱艷艷, 李一鳴, 汪廬山, 霞 辛 申請(qǐng)人:山東大學(xué)