CN101255127A - 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成及用于三次采油驱油剂的复配 - Google Patents
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Abstract
脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成及用于三次采油驱油剂的复配，属于化学驱油剂技术领域。本发明公开了一种应用于三高(高温、高矿化度、高钙镁离子)油藏三次采油用表面活性剂的合成及高效驱油剂的复配。本发明从脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐出发，在催化剂作用下与磺化剂反应生成脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐。以该脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐为主料，与重烷基苯磺酸盐、水、聚合物等复配制成驱油剂。与现有产品相比，本发明的驱油剂在三高体系中不仅使油水界面张力降至超低(10－3mN/m)，且其界面张力不受温度、矿化度、钙镁离子浓度影响。
Description
技术领域
本发明公开了一种脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成及用于三次采油驱油剂的复配，属于化学驱油剂技术领域。制备的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐应用于三高(高温、高矿化度、高钙镁离子)油藏三次采油用的高效驱油剂的复配，提高“三高”油藏的原油采收率。
背景技术
自上世纪七十年代第一次石油危机以来，世界各国十分重视提高石油采收率的研究。三元复合驱是目前各油田普遍使用的一种提高原油采收率的方法。三元复合体系即表面活性剂、聚合物和碱体系。但其中所含的大量碱却对油田附近的油层和油井带来巨大伤害。
又由于地下油藏的环境非常复杂，很多油藏处于高温、高矿化度、高钙镁离子条件下(如中国油田部分油藏的总矿化度达到50000mg/L、高价离子Ca2+、Mg2+含量达到2500mg/L，温度达到85℃)，这就要求表面活性剂要具有很好耐温、耐盐、耐高价离子能力。目前已用于三次采油的表面活性剂，有很多在高矿化度、高钙镁离子的地下水中容易发生分层或有沉淀生成；非离子-磷酸酯盐型【R(CH2CH2O)nPO3M】、非离子-硫酸酯盐型【R(CH2CH2O)nSO3M】、非离子-羧酸酯盐型【R(CH2CH2O)nCH2COOM】，均不耐温，在高温下易水解。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于三高(高温、高矿化度、高钙镁离子)油藏三次采油用表面活性剂的合成方法及高效驱油剂的复配。
本发明的技术方案：一种脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、水、催化剂、磺化剂按配比置于反应釜中，反应若干小时，稍冷至50℃时取出，减压浓缩去部分水，混合物中加入一定量的有机溶剂进行除盐，静置，滤除沉析的无机盐，回收溶剂，得成品脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐；
磺化剂选用Na2SO3或NaHSO3；
催化剂选用过渡金属离子：锌、锰、铜、铁、钛、锆或钒的氯化物；催化剂用量为反应物总质量的0.2％-0.4％；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)与磺化剂摩尔配比为：1∶1.0-2.2，反应温度120℃-200℃，反应时间为3h-6h；
除盐用有机溶剂选用：甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐与磺化剂摩尔配比为1∶1.2-1.6更佳。
反应温度选择为150℃-170℃。
反应时间为4h。
除盐用有机溶剂选用异丙醇效果最佳。
本发明合成的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的应用，用于三次采油高效驱油剂的复配，按重量百分比，该驱油剂由以下组分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐 60％-70％，
重烷基苯磺酸盐 10％-20％，
水溶性聚丙烯酰胺 1％-2％，
水 10％-25％。
复配方法：
(1)在常温常压下，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、总水量的50％加入反应釜，充分搅拌1-2h；
(2)将剩余的50％水、水溶性聚丙烯酰胺、重烷基苯磺酸盐搅拌均匀，搅拌0.5-1h；
(3)将(2)的物料加入到(1)的物料中，搅拌1.5-2h得高效复配驱油剂。
所述的高效复配驱油剂，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐为阴离子-非离子型表面活性剂，该磺酸盐的脂肪碳链数为8-22，平均EO数为1-12；
所述的重烷基苯磺酸盐为阴离子表面活性剂，该重烷基苯磺酸盐烷基碳链数为8-24。
所述的高效复配驱油剂，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的脂肪碳链数为10-15，平均EO数为3-7。
所述的重烷基苯磺酸盐烷基碳链数为14-18。
所述的高效复配驱油剂对于高温、高矿化度、高钙镁离子的油田在三次采油中的应用，该高效复配驱油剂不会产生沉淀且油水界面张力达到10-3-10-4mN/m，提高原油采收率。
本发明的有益效果：为了解决上述用碱和表面活性剂不稳定问题，本发明研制了一种既耐高矿化度、耐高钙镁离子又耐高温的三次采油用表面活性剂。该表面活性剂与重烷基苯磺酸盐、聚丙烯酰胺复配成二元复合驱，在高温、高矿化度、高钙镁离子条件下，不需要加入碱，其油水界面张力就可以达到超低且不发生分层或无沉淀生成。
该高效复配驱油剂体系中所用的表面活性剂都是磺酸盐，二者性质相似，在地层中不易发生“色谱分离”。现在油田最普遍的使用方法是将非离子和阴离子表面活性剂复配，但这种驱油体系在地层中会发生严重的“色谱分离”，从而无法实现其最优设计。本发明的高效复配驱油剂稳定性好、驱油能力强。使用时，驱油剂与聚丙烯酰胺聚合物形成二元驱油体系，用聚丙烯酰胺聚合物的粘弹性来提高波及系数，减少驱油剂在地层岩石上的吸附。用本发明的驱油剂的降低界面张力能力及增溶能力来提高洗油效率。二者协同作用将不能采出的残余油采出。
具体实施方式
实施例1：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成
将1mol脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(70％)600g、900g水、1.4mol Na2SO3176.4g、2.5g氯化铜、2.5g氯化锰置于反应釜中，在165-170℃条件下反应4小时，冷却后取出，减压蒸馏除去水700g，混合物中加入2000g异丙醇，静置过夜，滤除沉淀出来的无机盐，蒸发掉溶剂，得到成品450g。通过二相滴定，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的含量为87％。
实施例2：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成
将1mol脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(70％)600g、900g水、1.3mol NaHSO3135.2g、2.5g氯化钛、2.5g氯化锌置于反应釜中，在155-160℃条件下反应4小时，冷却后取出，减压蒸馏除去水700g，混合物中加入2000g异丙醇，静置过夜，滤除沉淀出来的无机盐，蒸发掉溶剂，得到成品440g。通过二相滴定，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的含量为85％。
实施例3：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成
将1mol脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(70％)600g、900g水、1.5mol Na2SO3189g、2.5g氯化钛、2.5g氯化钒置于反应釜中，在160-165℃条件下反应4小时，冷却后取出，减压蒸馏除去水700g，混合物中加入2000g异丙醇，静置过夜，滤除沉淀出来的无机盐，蒸发掉溶剂，得到成品455g。通过二相滴定，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的含量为89％。
实施例4：实验用水的配制
在1000mL的去离子水中加入41.98g氯化钠、4.06g氯化钙、3.96g氯化镁，配制总矿化度为50000mg/L、钙镁离子浓度为2500mg/L的实验用水。
实施例5：高效复配驱油剂的配制
将70g脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、6.5g水加入到250mL的三口烧瓶中搅拌混合1小时。再将15g重烷基苯磺酸盐、6.5g水、2g聚丙烯酰胺加入到100mL的三口烧瓶中搅拌混合1小时。将100mL三口烧瓶中的混合物倒入250mL三口烧瓶中，继续搅拌混合1.5小时，复配得驱油剂。
实施例6：取实施例5中配制的高效复配驱油剂0.7g，溶于100g实施例4中配制的高矿化度、高钙镁离子浓度的实验用水中，用SVT20型旋转滴张力仪测油水界面张力。在85℃、总矿化度为50000mg/L、钙镁离子浓度为2500mg/L，油水界面张力仍然可以达到3.7×10-3mN/m。
Claims (9)
1、一种脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法，其特征是将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、水、催化剂、磺化剂按配比置于反应釜中，反应若干小时，冷却后取出，减压浓缩去部分水，混合物中加入一定量的有机溶剂进行除盐，静置，滤除沉析的无机盐，回收溶剂，得到成品脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐；
磺化剂选用Na2SO3或NaHSO3；
催化剂选用过渡金属离子：锌、锰、铜、铁、钛、锆或钒的氯化物，催化剂用量为反应物总质量的0.2％-0.4％；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐与磺化剂摩尔配比为：1∶1.0-2.2，反应温度120℃-200℃，反应时间为3h-6h；
除盐用有机溶剂选用：甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯。
2、根据权利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法，其特征是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐与磺化剂摩尔配比为：1∶1.2-1.6。
3、根据权利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法，其特征是反应温度选择为150℃-170℃。
4、根据权利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法，其特征是反应时间为4h。
5、根据权利要求1所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成方法，其特征是除盐用有机溶剂选用异丙醇效果最佳。
6、一种权利要求1所述方法合成的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的应用，其特征是用于三次采油高效驱油剂的复配，按重量百分比，该驱油剂由以下组分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐 60％-70％，
重烷基苯磺酸盐 10％-20％，
水溶性聚丙烯酰胺 1％-2％，
水 10％-25％；
复配方法：
(1)在常温常压下，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、总水量的50％加入反应釜，充分搅拌1-2小时；
(2)将剩余的50％水、水溶性聚丙烯酰胺、重烷基苯磺酸盐搅拌均匀，搅拌0.5-1小时；
(3)将(2)的物料加入到(1)的物料中，搅拌1.5-2h即得高效复配驱油剂。
7、根据权利要求6所述的应用，其特征在于高效复配驱油剂，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐为阴离子-非离子型表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的脂肪碳链数为8-22，平均EO数为1-12；
所述的重烷基苯磺酸盐为阴离子表面活性剂，该重烷基苯磺酸盐烷基碳链数为8-24。
8、根据权利要求6所述的应用，其特征在于高效复配驱油剂，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的脂肪碳链数为10-15，平均EO数为3-7；
所述的重烷基苯磺酸盐烷基碳链数为14-18。
9、根据权利要求6所述的应用，其特征在于高效复配驱油剂对于高温、高矿化度、高钙镁离子的油田在三次采油中的应用，该高效复配驱油剂不会产生沉淀且油水界面张力达到10-3-10-4mN/m，提高原油采收率。
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