用于表面活性劑配制物的生物可降解螯合劑的制作方法
【專利摘要】本公開提供了一種表面活性劑組合物，用于處理和從含油地下地層采收油。表面活性劑組合物包含主表面活性劑和生物可降解螯合劑，該生物可降解螯合劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽。該組合物可以注入一個或多個注入井中和注入地下地層中，然后可以從一個或多個生產(chǎn)井采收油。
【專利說明】用于表面活性劑配制物的生物可降解螯合劑 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本公開涉及含有主表面活性劑和生物可降解螯合劑的表面活性劑組合物，以及利 用該組合物從地下含油儲層采油的方法。
[0002] 背景信息
[0003] 原油可以通過通常成為一次、二次和三次采收的方法從含油儲層采收。在一次采 收中，通過利用由油中存在的氣體或水施加在地下油池的壓力，經(jīng)由生產(chǎn)井產(chǎn)油。通過該方 法采收原位油的約20%。一旦壓力用盡，就必須利用其他手段來采收其余的油。在二次和 三次采收過程中，可以經(jīng)由注入流體或氣體來驅(qū)替井以強(qiáng)制油到達(dá)地面。水驅(qū)法是最廣泛 使用的流體。但是，水替換油并不容易，因為兩種流體之間界面張力高，這導(dǎo)致高毛細(xì)壓力， 將油俘獲在多孔介質(zhì)中。
[0004] 已經(jīng)試圖向注入流體中添加化學(xué)品以進(jìn)一步改進(jìn)驅(qū)替技術(shù)中的油采收。一個或多 個有前景的方案包括向注入流體添加表面活性劑和任選的堿，以形成表面活性劑聚合物配 制物或堿性表面活性劑聚合物配制物。雖然并沒有完全理由所有牽涉的機(jī)理，廣泛地?fù)?jù)信 使用這種配制物有助于減小儲層中的油-水界面張力，由此增強(qiáng)油采收?？梢蕴砑拥牡湫?的表面活性劑包括醚硫酸鹽、醚羧酸鹽、內(nèi)烯烴磺酸鹽或烷基/烷基芳基磺酸鹽。雖然各表 面活性劑化合物在它們的溫度適應(yīng)性方面不同，但是上面所列的全部表面活性劑在注入流 體中所含的二價離子（例如鈣和鎂）存在下表現(xiàn)出有限的性能。在軟化處理中除去二價離 子顯著增加了成本，并且可能在海上或偏遠(yuǎn)地區(qū)帶來障礙。已經(jīng)使用了向驅(qū)替流體添加乙 二胺四乙酸（EDTA)、EDTA鹽、次氮基三乙酸（NTA)和磷酸鹽，以螯合二價離子（參見例如US 專利8, 188, 012和美國專利公布2011/0290482)。但是，NTA是已知的致癌物質(zhì)，而EDTA、 EDTA鹽和磷酸鹽苦于生物可降解性差。
[0005] 發(fā)明概述
[0006] 本公開涉及用于處理含油地下地層的表面活性劑組合物，其包含主表面活性劑和 生物可降解螯合劑，該生物可降解螯合劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽。
[0007] 在另一實施方案中，本公開提供了一種制備用于處理含油地下地層的表面活性劑 組合物的方法，其包括將主表面活性劑與生物可降解螯合劑和水合并，該生物可降解螯合 劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽。
[0008] 在又一實施方案中，本公開提供一種從含油地下地層采收油的方法，其包括將含 有主表面活性劑和生物可降解螯合劑和水的表面活性劑組合物注入一個或多個注入井中 和注入地下地層中，并從一個或多個生產(chǎn)井采收油，該生物可降解螯合劑包含乙二胺二琥 珀酸和/或其鈉鹽。注入井和生產(chǎn)井可以是相同的井或不同的井。
[0009] 詳細(xì)說明
[0010] 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(hù)的全部組合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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 對于處理含油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(xué)品置于地下地層內(nèi)，例如將該化學(xué)品泵送、注入、傾倒、釋放、置換、擠壓、定位或 循環(huán)到含油地下地層中。
[0015] 術(shù)語"烷基"包括直鏈和支鏈基團(tuán)以及環(huán)狀基團(tuán)。在一些實施方案中，除非另外說 明，烷基可以具有多至40個碳（在一些實施方案中，多至30、20、15、12、10、8、7、6或5個 碳）。環(huán)狀基團(tuán)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。
[0016] 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0、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。
[0017] 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。
[0018] 術(shù)語"堿金屬"指的是周期表的IA族金屬。
[0019] 作為本文中使用的，術(shù)語"基本沒有"當(dāng)涉及到物質(zhì)在組合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)不影響組合物的性能。
[0020] 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。
[0021] 本公開總體上提供了一種表面活性劑組合物，用于處理和從含油地下地層采收 油。根據(jù)一個實施方案，表面活性劑組合物包含主表面活性劑和生物可降解螯合劑，該生物 可降解螯合劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽。已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，向該組合物中添 加乙二胺二琥珀酸及其鈉鹽充當(dāng)螯合劑，以阻止二價陽離子例如鈣、鎂、鋇和鍶沉淀。使用 乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽使得：消除軟化含有二價陽離子的水的需要，和涉及到軟化 的固有成本；消除處置來自該軟化過程的淤泥的成本；和消除較高品質(zhì)水的使用，由此允 許使用本地水，而不是從遙遠(yuǎn)的位置獲得和運輸較高品質(zhì)水。此外，乙二胺二琥珀酸和/或 其鈉鹽充當(dāng)堿性劑以：將表面活性劑組合物的PH值提高到高水平，在該水平可以從活性原 油中的萘酸生成天然皂；改變地層的可濕性；提高已注入的表面活性劑組合物的粘度；降 低表面活性劑對地層內(nèi)巖石的吸附；和以其他方式使大部分殘油移動起來，并且通過多種 公知和既有的機(jī)理流到生產(chǎn)井。并且，可以消除或大幅減少輔助表面活性劑和溶劑（通常 包含以改進(jìn)表面活性劑組合物的穩(wěn)定性），由此降低成本。最后，乙二胺二琥珀酸及其鈉鹽 是生物可降解的，使該組合物環(huán)境友好。
[0022] 如上所述，表面活性劑組合物包含主表面活性劑。根據(jù)一個實施方案，主表面活性 劑包括烷基芳基磺酸鹽。在具體的實施方案中，烷基芳基磺酸鹽是由通式（I)所代表的化 合物：
[0023]
【權(quán)利要求】
1. 一種用于處理含油地下地層的表面活性劑組合物，其包含主表面活性劑和生物可降 解螯合劑，該生物可降解螯合劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽。
2. 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是烷基芳基磺酸 鹽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面活性劑組合物，其中該烷基芳基磺酸鹽是通式（I)所代 表的的化合物：
其中R1是氫或含有1-3個碳原子的烷基，R2是氫或含有1-3個碳原子的烷基，R3是具 有8-40個碳的烷基，和M是一價陽離子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面活性劑組合物，其中M是堿金屬、銨或獨立地由1-4個具 有1-15個碳的脂族或芳族烴基取代的銨。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中至少50重量％的乙二胺二琥珀酸和 /或其鈉鹽為[S，S]形式，基于乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽的總重量計。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽由粗 馬來酸酐和二亞乙基胺合成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中表面活性劑組合物基本上不含 EDTA、EDTA鹽和磷酸鹽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中該組合物進(jìn)一步包含輔助表面活性 齊U、溶劑或聚合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中該組合物進(jìn)一步包含水。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面活性劑組合物，其中該水是硬水或硬鹵水。
11. 一種制備用于處理含油地下地層的表面活性劑組合物的方法，其包括將主表面活 性劑與生物可降解螯合劑和水合并，該生物可降解螯合劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉 鹽。
12. -種從含油地下地層采收油的方法，其包括將含有主表面活性劑和生物可降解螯 合劑和水的表面活性劑組合物注入一個或多個注入井中，從而隨后從一個或多個生產(chǎn)井產(chǎn) 油，該生物可降解螯合劑包含乙二胺二琥珀酸和/或其鈉鹽。
【文檔編號】E21B43/22GK104246125SQ201380019994
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月1日
【發(fā)明者】S·S·格達(dá)瓦爾斯, D·C·劉易斯, G·比斯曼斯, L·C·薩拉查, F·W·米勒 申請人:亨斯邁石油化學(xué)有限責(zé)任公司