CN103224777A - 复配表面活性剂的弱碱三元复合驱油组合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复配表面活性剂的弱碱三元复合驱油组合物及其应用，所述的三元复合驱油组合物包括：复配表面活性剂，该复配表面活性剂是由石油磺酸盐与重烷基苯磺酸盐按照3:1的重量比复配而成；碳酸钠0.4wt%与氯化钠0.6wt%；聚合物。本发明的三元复合驱油组合物驱油，各组分之间具有协同作用，能够提高采收率20%以上；同时由于本发明的驱油组合物中没有强碱氢氧化钠，并降低了现有技术弱碱三元体系中的碳酸钠浓度，在地层中溶解岩石的可能性降得更低，能够较好的解决采出井结垢导致的举升系统问题以及降低地面系统处理难度。

Description

复配表面活性剂的弱碱三元复合驱油组合物及其应用

技术领域

本发明属于三次采油技术领域，具体是关于一种体系不含有强碱的复配表面活性剂的弱碱三元复合驱油组合物及其应用，特别是其在三次采油中的应用。

背景技术

在三次采油技术领域中，碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合驱采收率可在水驱基础上再提高20%以上，具有较好的增油降水效果。

传统的三元复合驱油技术是应用强碱三元复合驱油组合物体系，其中，强碱(NaOH)能与原油中活性组分反应生成天然表面活性剂，与外加表面活性剂产生协同作用，大幅降低油-水界面张力以及降低表面活性剂的吸附量，使复合驱成本下降。然而，强碱的使用会带来现场施工工艺复杂、采油系统结垢、生产井产液能力下降、检泵周期缩短、采出液破乳脱水困难、聚合物溶液粘弹性降低以及因地层粘土分散和运移导致地层渗透率下降等系列问题，从而在一定程度上制约了强碱三元复合驱的工业化推广应用。此外，对于高温高盐油藏，高矿化度也会影响到强碱三元复合体系中化学剂自身性质和彼此之间配伍性，应用效果难以保证。因此，开发弱碱、低碱甚至无碱驱油体系是必要的。

现有技术中已有对弱碱及无碱三元复合驱油技术的研究报道，例如，“弱碱及无碱复合驱油技术研究进展”（赵楠等人，《石油天然气学报》2010年4月，第32卷第2期）综述了弱碱及无碱复合驱油技术研究进展，其中描述了以无机弱碱(Na₂CO₃，NaHCO₃)、缓冲碱(Na₂CO₃/NaHCO₃)及有机弱碱(弱聚合物酸性钠盐)构成的弱碱驱油体系可取得强碱(NaOH)三元复合驱同样采收率，其中一具体配方是表面活性剂（烷基苯磺酸盐）质量浓度0.1%～0.3%和碱（Na₂CO₃）质量浓度0.6%～1.2%范围可与原油形成超低界面张力（10^-3mN/m）。

现有的弱碱三元复合体系的研究还处于初步阶段，且其中所用表面活性剂多为单一表面活性剂，有文献记载，为了使复合驱达到比水驱提高采收率20%的驱油效果，油水平衡界面张力必须达到10^-3mN/m数量级的超低值，而单独表面活性剂与原油界面张力能达到这个数量级的非常困难，且价格十分昂贵。另外，现有的弱碱三元复合体系，尽管弱碱不如强碱在采出端影响严重，但在注入端结垢严重，严重影响了复合体系的注入流程和注入时率。

而复配表面活性剂弱碱化驱油体系的组分为：0.15%（wt%）石油磺酸盐+0.05%（wt%）烷基苯磺酸盐+1500mg/l聚合物+0.4%(wt%)碳酸钠+0.6%(wt%)氯化钠。。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新配方的弱碱三元复合驱油组合物。

本发明的另一目的在于提供所述弱碱三元复合驱油组合物的应用，具体是其在三次采油中的应用。

一方面，本发明提供了一种三元复合驱油组合物，其不含有强碱，是一种复配表面活性剂的弱碱三元复合驱油组合物，具体地，该三元复合驱油组合物包括：

复配表面活性剂，该复配表面活性剂是由石油磺酸盐与重烷基苯磺酸盐按照3：1的重量比复配而成；

碳酸钠0.4wt%与氯化钠0.6wt%；

聚合物。

本发明的上述方案中，作为基准的100%是指弱碱三元复合驱油组合物，体系中的其他组分为水。

本发明的三元复合驱油组合物体系中，主要是选用了特定的两种表面活性剂复配，发明人经过大量的研究试验发现，这两种表面活性剂按照特定比例复配，在本发明的体系中能够相互取长补短，产生协同效应，更好的发挥驱油作用。

根据本发明的优选具体实施方案，所述复配表面活性剂是由石油磺酸盐与重烷基苯磺酸盐按照3：1的重量比复配而成。图1～图7显示了本发明在研究过程中不同复配比例的石油磺酸盐与重烷基苯磺酸盐的强碱体系界面活性的部分实验结果。从图中可以看出，重烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐的复配比例为S石：S重=3:1时，在降低油水平衡界面张力方面起到了协同作用，与其他比例相比较，界面张力最好，降低程度最低。

根据本发明的更优选具体实施方案，所述石油磺酸盐的用量0.15wt%，重烷基苯磺酸盐0.05wt%。

本发明的三元复合驱油组合物体系中，所选用的碱为特定比例的碳酸钠和氯化钠的混合物，相比于现有技术的弱碱三元复合驱油组合物体系，本发明的驱油体系中降低了体系中的碳酸钠浓度，用氯化钠代替，能够发挥同样的驱油作用。本发明第一次把氯化钠作为驱油体系的药剂配方之一列入到驱油体系中，氯化钠的存在对本发明的驱油体系的效果起到重要作用。相关实验证明，本发明的驱油体系中碳酸钠与氯化钠作为必不可少的一部分，能起到维持驱油体系电解质浓度平衡的作用，为体系提供一定的矿化度，使得体系的界面张力维持在超低范围内。图8～图13显示了本发明在研究过程中不同碱体系的界面活性的实验结果。从图中可以看出，碳酸钠+氯化钠的碱体系对于本发明的三元复合驱体系降低界面张力的效果是最好的，能够在较低表面活性剂浓度下较大程度降低界面张力。

根据本发明的具体实施方案，本发明的三元复合驱油组合物体系中，所述聚合物可以采用所属领域中的常规聚合物，聚合物的具体种类及分子量以及用量等的确定可以根据地层需要进行（包括超高分子量聚合物、高分子量聚合物、中分子量聚合物和低分子量聚合物），本发明不做特别限制。例如，所述聚合物可以为中分子量聚合物，分子量为1200万-1600万，聚合物浓度为1300～1700mg/L。在一更具体实施方案中，本发明中的驱油体系中是采用1500mg/L中分子量聚合物。

根据本发明的具体实施方案，本发明的三元复合驱油组合物体系中，所述重烷基苯磺酸盐的烷基碳数为13～26。

根据本发明的具体实施方案，本发明的三元复合驱油组合物体系中，所述碳酸钠的用量为0.4wt%，氯化钠的用量为0.6wt%。

另一方面，本发明还提供了所述的三元复合驱油组合物的配制方法，该方法包括：

准确称量表面活性剂、聚合物、水、碱液，按照表面活性剂-聚合物-水-碱的顺序混合各样品进行配制，将配制的复合体系样品置于磁力搅拌器上，搅拌30min，至体系均匀，得所述三元复合驱油组合物。

另一方面，本发明还提供了所述的三元复合驱油组合物在三元复合驱油中的应用。换而言之，本发明还提供了一种三元复合驱油方法，该方法中利用了本发明所述的三元复合驱油组合物。在利用本发明的三元复合驱油组合物进行驱油时，可以参照本领域的常规操作进行，例如，具体可以按照以下操作进行：

1、将选好的岩心测量岩心内部饱和水量，

2、在饱和完水后，开始饱和模拟油，含油饱和度达到70%左右。

3、一次水驱：水驱结束时的含水达98%以上，水驱采收率为40%-55%（水驱采收率大于60%时为不合理），水驱结束。

4、化学驱：注入孔隙体积以实验方案为准，驱替过程中，段塞交替时需顶压注入。

5、后续水驱：直到出口端采出液的含水率连续0.5PV都达到98％以上时，实验结束。

综上所述，本发明提供了一种弱碱三元复合驱油组合物及其应用，本发明的三元复合驱油组合物驱油，各组分之间相互作用，协同贡献，最终使得体系的性能保持在较好的状态下。该组合物体系能够提高采收率20%以上。同时由于本发明的驱油组合物中没有强碱氢氧化钠，并降低了现有技术弱碱三元体系中的碳酸钠浓度，本发明的驱油体系在地层中溶解岩石的可能性降得更低，能够较好的解决采出井结垢导致的举升系统问题，使得采出井举升系统地面系统处理难度大大降低。

附图说明

图1S_烷：S_石=1:0的强碱体系界面活性图；

图2S_烷：S_石=3:1的强碱体系界面活性图；

图3S_烷：S_石=2:1的强碱体系界面活性图；

图4S_烷：S_石=1:1的强碱体系界面活性图；

图5S_烷：S_石=1:2的强碱体系界面活性图；

图6S_烷：S_石=1:3的强碱体系界面活性图；

图7S_烷：S_石=0:1的强碱体系界面活性图；

图8强碱NaOH为0.2%的碳酸钠界面活性图；

图9强碱NaOH为0.4%的碳酸钠界面活性图；

图10强碱NaOH为0.2%的氯化钠界面活性图；

图11强碱NaOH为0.4%的氯化钠界面活性图；

图12碳酸钠为0.2%的氯化钠界面活性图；

图13碳酸钠为0.4%的氯化钠界面活性图；

图140.4%Na₂CO₃的NaCl体系的1d活性图；

图150.4%Na₂CO₃的NaCl体系的90d活性图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图进一步详细说明本发明的特点及所具有的有益效果，但本发明并不因此而受到任何限制。

各实施例中所用各原料均可商购获得，各原料符合相关行业质量标准要求。其中，所用中分子量聚合物分子量为1200万-1600万，聚合物在三元复合驱油组合物体系中的浓度为1500mg/L左右。所用重烷基苯磺酸盐的烷基碳数为13～26。各实施例中的三元复合驱油组合物样品配制试剂加入顺序为：表面活性剂-聚合物-水-碱。准确称量表面活性剂、聚合物母液、水、碱液，精确到0.01g，将配制的复合体系样品置于磁力搅拌器上，搅拌30min，至体系均匀。

实施例1

按照以下操作进行本实施例的实验：

1对当天配制均匀的复合体系的界面张力进行测定。所配制复合体系须能够与原油10-3mN/m数量级超低界面张力，并将所测得的界面张力作为体系1天界面张力。

2将所配制的复合体系装入比色管中。在填装过程中，应尽量将比色管填满，减少比色管中残留的空气，并对比色管进行密封。

3将密封后的比色管放如45℃的恒温箱中。90天后对复合体系与原油间的界面张力进行测定，作为体系90天界面张力。

图14、图15显示了0.4%碳酸钠与一定浓度氯化钠复配后的复配表面活性剂驱油体系的稳定性的活性，可以看出，90d时界面活性范围都能在整个测试范围内的超低。

实施例2

本实施例中是通过乳化实验考察本发明的驱油体系的乳化性能。具体乳化实验：

1根据复合体系界面张力性能确定乳化实验所用的复合体系（活性剂、碱）浓度点。

2按照油水体积比1：1，向具塞量筒加入一定体积V0的复合体系和原油，并置于45℃恒温箱内，静置1小时。

3用均化器在11000rpm条件下，搅拌1min，将复合体系与原油搅拌均匀后，置于45℃恒温箱内静置，观察并记录水相的体积变化，直至水相的体积不再变化，记录最终的水相体积V1，并照相记录实验现象。

4析水率的计算：析水率=（V1/V0）×100%。

根据吸附实验数据，选择不同的配方开展乳化实验，选择油水比例为1:1，在强烈的震荡下，进行乳化实验，观察体系的析水率以及析出液的颜色变化。从实验数据看，四种配方的析水率相差不大，但乳化后体系析出液颜色差别较大，复配表面活性剂浓度大，析出液颜色较深。

实施例3

针对碳酸钠+盐的复配表面活性剂体系开展岩心驱油实验，具体实验方案如下：

1、水驱，含水达到98%以上；

2、前置聚合物段塞0.1PV，P：1600mg/L，污配污稀；

3、三元复配表面活性剂三元体系0.3PV（配方见下表）；

4、后续聚合物保护段塞0.2PV，P：1600mg/L，污配污稀；

5、后续水驱，含水达到98%以上。

表面活性剂比例为S_石：S_重=3：1的碳酸钠+氯化钠复配体系的驱油实验数据

可以看出，本发明的三元复合驱油组合物驱油，各组分之间相互作用，协同贡献，最终使得体系的性能保持在较好的状态下，具有良好的驱油效果。

Claims (7)

1.一种三元复合驱油组合物，该三元复合驱油组合物包括：

复配表面活性剂，该复配表面活性剂是由石油磺酸盐与重烷基苯磺酸盐按照3：1的重量比复配而成；

碳酸钠0.4wt%与氯化钠0.6wt%；

聚合物。

2.根据权利要求1所述的三元复合驱油组合物，其中，所述石油磺酸盐的用量0.15wt%，重烷基苯磺酸盐0.05wt%。

3.根据权利要求1或2所述的三元复合驱油组合物，其中，所述重烷基苯磺酸盐的烷基碳数为13～26。

4.根据权利要求1所述的三元复合驱油组合物，其中，所述聚合物为中分子量聚合物，分子量为1200万-1600万，聚合物浓度为1300～1700mg/L，优选为1500mg/L。

5.权利要求1～4任一项所述的三元复合驱油组合物的配制方法，该方法包括：

准确称量表面活性剂、聚合物、水、碱液，按照表面活性剂-聚合物-水-碱的顺序混合各样品进行配制，将配制的复合体系样品置于磁力搅拌器上，搅拌30min，至体系均匀，得所述三元复合驱油组合物。

6.权利要求1～4任一项所述的三元复合驱油组合物在三元复合驱油中的应用。

7.一种三元复合驱油方法，该方法中利用了权利要求1～4任一项所述的三元复合驱油组合物。

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