CN100389167C

CN100389167C - 一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物

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Publication number: CN100389167C
Application number: CNB2006100161418A
Authority: CN
Inventors: 吴涛
Original assignee: Shengfulan Industry & Trade Co Ltd Tianjin
Current assignee: Shengfulan Industry & Trade Co Ltd Tianjin
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: CN1931956A

Abstract

本发明公开了一种能够节省成本、提高油田采收率的一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物。本发明一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物，由以下组分按所述重量百分比组成：磷酸三钠45～55%、碳酸钠40～50%、十二烷基苯磺酸钠2～15%。本发明应用于多元化学复合驱形成多元化学复合驱复配体系，在扩大试验区油藏条件下，室内物理模拟实验结果比水驱提高采收率17%以上。本发明对油田原油具有很强的乳化作用；使用本发明的活性碱解决了工艺流程的结垢问题。

Description

一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物

技术领域

发明涉及一种提高油田采收率的化学复合驱领域，更具体地说，是涉及一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物。

背景技术

早在60年代，国外就已经有了复合驱的文献报道和专利介绍。其主要涉及聚合物/表面活性剂体系、聚合物/碱(碳酸钠)驱体系、聚合物/表面活性剂/碱三元体系驱，其中对聚合物/碱体系进行了大量的室内研究，并在油田进行了先导性试验，取得了一定效果。

我国在复合驱方面也开展了大量的室内研究和现场试验，并且在大庆、胜利、新疆已经进行了现场试验，提高了一定的采油效率。但目前普遍使用的碱/聚化学复合驱体系中仍存在着不少问题，例如注入流程管线严重结垢、体系粘度不稳定、乳化效果差以及对油藏的破坏性等诸多问题，这直接影响碱/聚复合驱以及将来多元化学复合驱体系在油藏中能有效的控制流度比能力，更不能有效的扩大波及效率，达不到设计要求，同时制约了最佳经济效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供能够节省成本、提高油田采收率的一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物。

本发明一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物，通过下述技术方案予以实现，由以下组分按所述重量百分比组成：磷酸三钠45～55％、碳酸钠40～50％、十二烷基苯磺酸钠2～15％。

本发明的最佳配比为：磷酸三钠50％、碳酸钠47％、十二烷基苯磺酸钠3％。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1)解决了碳酸钠在油井污水条件下不能有效降低油水界面张力的问题，本发明使用油井污水配制，在较低的浓度(0.2％)时，即可达到10^-3mN/m以下的超低界面张力。

2)本发明与聚合物复配后形成复合驱体系，复合体系与原油仍产生了10^-3mN/m的超低界面张力。

3)本发明对油田原油具有很强的乳化作用。

4)本发明与聚合物复配后，其热稳定性好。

5)使用本发明的活性碱解决了工艺流程的结垢问题。

6)本发明应用于多元化学复合驱形成多元化学复合驱复配体系在扩大试验区油藏条件下，室内物理模拟实验结果比水驱提高采收率17％以上。

附图说明

图1是复合体系界面张力曲线图；

图2是驱油效率曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1：

本发明由磷酸三钠45kg、碳酸钠40kg、十二烷基苯磺酸钠15kg组成。

实施例2：

本发明由磷酸三钠55kg、碳酸钠40kg、十二烷基苯磺酸钠5kg组成。

实施例3：

本发明由磷酸三钠48kg、碳酸钠50kg、十二烷基苯磺酸钠2kg组成。

实施例4：

本发明由磷酸三钠50kg、碳酸钠47kg、十二烷基苯磺酸钠3kg组成。

下面对本发明在多元复合驱中的应用做详细描述：

一、在二元复合驱中的应用

二元复合驱提高采收率技术由两个核心指标组成，一是产生超低油水界面张力，二是具有较好的体系稳定性，两个指标缺一不可。

利用本发明实施例2(型号NPS-1)、实施例4(型号NPS-2)、实施例3(型号NPS-3)在大港羊三木油田三断块馆二上油组进行研究。

(一)、界面张力实验研究

碱与原油中的有机酸发生皂化反应生成表面活性剂进而降低油水界面张力，提高复合体系的驱油效率。其界面张力的降低程度是研究活性碱的关键因素，决定了二元复合驱是否可行。实验在羊三木油田三断块扩大试验区油水条件下进行。

本发明：型号：NPS-1、NPS-2、NPS-3；

油样：羊12-17井原油；

水样：羊三木油田注聚站污水；

实验温度：63℃。

在八十年代末，在清水条件下，用碳酸钠可使油水界面张力降低到10^-2mN/m。

在目前污水条件下，用羊三木污水配制碳酸钠溶液，在碳酸钠浓度达到1.5％时，仍不能有效地降低油水界面张力，这与八十年代实验测得的结果相比差距很大。

所以在目前羊三木污水条件下，本发明(NPS-1、NPS-2、NPS-3)在较低的浓度(0.15％)时，即可达到超低界面张力。

碳酸钠及本发明与原油界面张力实验数据表一

在目前羊三木油田原油和注入污水条件下，能够达到较为理想的降低油水界面张力的碱的类型为本发明，其降低油水界面张力的性能远远优于碳酸钠。

(二)、乳化实验研究

碱对原油的乳化性能同样是评价碱能否提高洗油效率的重要指标之一。碱与原油产生乳化作用，在油层孔隙中将产生乳化携带、乳化夹带、乳化捕及、乳化分散、乳状液增粘扩大波及体积等全部微乳液驱油的作用机理(被称为在位微乳液驱)，可大幅度提高采收率。所以，碱与原油的乳化性能同样是评价复合驱油体系可行性的重要指标之一。

1)实验条件

碱：碳酸钠，型号：NPS-1、NPS-2、NPS-3；

油样：羊12-17井原油；

水样：羊三木油田注聚站污水；

实验温度：63℃。

两种碱在同等条件下，分别上下摇动20次，静止30分钟进行观察描述。

2)实验结果：表二。

油水乳化实验数据表表二

注：-表示不能乳化，油水界面清晰；+表示能够乳化，油水界面较清晰；++表示乳化效果较好，油水界面模糊；+++表示乳化效果好，基本无油水界面；++++表示油水完全混溶，形成胶束溶液。

对实验分析可得：

①碳酸钠溶液浓度由0.1％至1.5％，在摇动过后的初期，能够发生乳化现象，但乳化现象很快消失，油水很快分层，界面清晰可见，乳化效果差。

②NPS-1、NPS-3在低浓度0.1％、0.15％、0.2％条件下，油水分层略明显，从0.3％浓度以上油水相全部混溶，NPS-2浓度由0.2％至1.5％油水相全部混溶效果最好。

综上分析可见，本发明对羊三木原油的乳化性能远远优于碳酸钠。

(三)、静吸附性研究

二元复合驱体系在驱油过程中，将与油层中的原油和岩石矿物接触，产生吸附作用。如果吸附量随碱浓度的增加而升高，将影响碱在油层中的运移和驱油。为此，用羊三木油田实验区目的层的油砂进行碱静吸附实验，以了解碱的吸附状况。

1)实验条件

碱：NPS-2；

油砂：羊10-36井油砂；

水样：羊三木油田注聚站污水；

实验温度：63℃。

2)实验结果：见表三。

从实验结果分析可见，随碱浓度的升高，本发明的吸附量呈下降的趋势。该实验结果有利于复合体系驱油提高采收率。

吸附实验数据表表三

碱浓度％	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.5
碱浓度％	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.5	碱吸附量，ug/g	1060	848	740	744	532	740	528

二、本发明在多元化学复合驱中的应用

(一)、复合体系界面张力实验研究

单纯的本发明溶液与扩大试验区原油可产生超低油水界面张力，但与新型聚合物匹配后，是否仍能降低油水界面张力，取决于两种物质是否相匹配。

用羊三木油田污水配制NPS-2/聚合物(任意一种聚合物)的复合体系，聚合物浓度1500mg/L，NPS-2的浓度为0.2～1.5％，在63℃条件下，测定其与羊12-17井原油的界面张力，实验结果见图1。

实验结果分析：

聚合物与NPS-2复配的复合体系与原油作用，对测定的复合体系与原油的界面张力产生了一定的影响，都产生了超低界面张力，达到了10-2mN/m以下，满足了复合驱的低界面张力要求。

(二)、碱与聚合物的匹配性实验研究

一般来说，常规的聚合物，如法国产聚合物3630S，与碱接触共存后会产生降粘现象，从而影响复合体系增粘作用。为此，用聚合物与本发明进行了匹配性实验，实验结果。

1)实验条件

聚合物：油井污水聚合物；

碱：(NPS-2)；

水样：羊三木油田注聚站污水；

2)实验结果：

NPS-2对聚合物没有降粘作用，保持原有浓度粘度值。

(三)、复合驱体系热稳定性研究

复合体系的驱油过程在油层中将经历几个月或几年的时间，在漫长的驱油过程中，复合体系的热稳定性至关重要。热稳定性实验的周期一般为3个月，三个月之内曲线平缓后，则认为体系是稳定的。

1)实验条件

聚合物；碱：NPS-2；水：羊三木注入污水；实验温度：63℃；

2)实验条件及步骤：①配制聚合物溶液，浓度1500mg/L；

②聚合物溶液分别加入碱(浓度0.6％)，稳定剂(0.03％)；

③分别做除氧与不除氧实验，放入63℃恒温箱后测粘度记录。

3)实验结果：见表四。

复合驱体系热稳定性实验表四

从表四分析可见：

①在未加稳定剂的条件下，聚合物的稳定性均较差，粘度仅为5mPa.s.。

②在加入稳定剂的条件下，聚合物复合体系的粘度为39.5mPa.s，已经处于稳定状态。

③为保证复合体系稳定性，在聚合物中必须加入稳定剂，而且污水需做除氧处理。

(四)、本发明与碳酸钠结垢对比实验研究

碱/聚合物驱先导试验过程中出现了严重的结垢现象。结垢影响了复合体系地面注入的正常进行，严重的还会造成地层结垢或油井结垢。解决结垢的常规办法是在体系中加入阻垢剂，但增加了体系的成本。因此，筛选不结垢的碱型就显得非常有必要。我们在实验室用本发明和碳酸钠进行结垢实验对比。

1)实验条件

碱：碳酸钠、NPS-2；

水样：羊三木油田注聚站污水；

实验温度：室内常温。

2)实验结果：见表五。

碳酸钠与本发明结垢实验数据表表五

碱浓度％	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	3.0
碱浓度％	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	3.0	碳酸钠结垢重量g	0	0.0065	0.0101	0.0072	0.0033	0.0095
NPS-2结垢重量g	/	/	/	/	/	/	碳酸钠结垢重量g	0	0.0065	0.0101	0.0072	0.0033	0.0095

从表五可以看出：

①碳酸钠明显结垢而且浓度越高结垢越严重，目测观察到瓶底出现明显的白色垢质，需要用盐酸清洗。

②本发明没有结垢迹象。

三、本发明应用于多元化学复合驱形成的复合驱体系室内物理模拟实验研究

(一)、复合驱室内岩心驱油实验研究

1)实验条件

原油：羊三木油田三断块扩大试验区羊12-17井原油；

原油粘度：530mPa.s；

实验温度：63℃；

复合体系：0.6％NPS-2+1500mg/L A2聚合物，将复合体系溶液用粉碎机剪切后，粘度范围在45mPa.s左右，然后装入中间容器备用；

实验用水：羊三木油田三断块的污水处理站污水，用0.45μm微孔滤膜过滤；

岩心：人造非均质岩心，岩心纵向非均质级差为1∶2∶4，平均水相渗透率为

1.705～3.410μm²，孔隙度为28.19％左右，岩心长20.0cm；

驱替流速：5米/天；

驱替步骤：水驱2PV，含水98％时转注→0.6PV化学剂驱(0.5PV复合体系+0.1PV碱或聚合物)→2.4PV水驱结束实验，累计注入孔隙体积5PV。

2)实验结果：

室内岩心驱油物理模拟实验数据表表六

①注入压力曲线结果显示，碱/表面活性剂组合物/聚合物复合体系与羊三木污水配伍性良好，在渗透率为3.410μm²的条件下，能建立起较高的阻力系数和残余阻力系数。

②表六和图2，从图2驱油效率曲线结果显示，纯水驱从2PV～5PV采收率提高值为7.35％；纯聚合物驱从2PV～5PV采收率提高值为13.71％；碳酸钠/聚合物复合体系(聚合物+Na₂CO₃)/聚合物驱从2PV～5PV采收率提高值为13.64％；活性碱/聚合物复合体系(聚合物+NPS)/聚合物]驱从2PV～5PV采收率提高值为24.69％。表明碱/表面活性剂组合物复合体系对羊三木扩大试验区具有较强的提高采收率的功效。

③碳酸钠与聚合物复配后，由于油水界面张力不能有效的降低，仅为3～5mN/m，所以，与纯聚合物驱的提高采收率幅度基本相同，碱并没有发挥作用。

④碱/表面活性剂组合物/聚合物复合驱油体系由于较强的降低油水界面张力作用及增粘作用，在原油粘度为530mPa.s，岩心渗透率为3μm²条件下，可比水驱提高采收率17％左右，适合于羊三木油田碱聚合物驱扩大试验区提高采收率。

Claims

1.一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物，其特征是，由以下组分按所述重量百分比组成：磷酸三钠45～55％、碳酸钠40～50％、十二烷基苯磺酸钠2～15％。

2.根据权利要求1所述的一种应用于多元化学复合驱中的碱/表面活性剂组合物，其特征是，由以下组分按所述重量百分比组成：磷酸三钠50％、碳酸钠47％、十二烷基苯磺酸钠3％。