CN1123620C - 含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物及其在三次采油中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明一种含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，其各组分含量为100重量份的水中含：木质素磺酸盐复合表活剂0.05-0.8重量份，碱0.6-1.6重量份，聚合物0.08-1.8重量份；其中，木质素磺酸盐分别与石油羧酸盐和烷基苯磺酸盐按1∶1-3∶1的比例复合；同时公开了上述复配组合物作为驱油注剂在三次采油中的应用。使用本发明复配组合物，与油田配伍性好，驱油效果明显。
Description
本发明涉及油田驱油注入体系，具体涉及三元复合驱中的一种复配组合物及其作为驱油注剂在三次采油中的应用。
在石油技术中应用表面活性剂采油研究起始于三十年代初，至今已有60多年的历史。六十多年来，无论理论和实践上都获得了很大的发展。目前，基本上形成了以下几种注入体系。(1)活性水驱；(2)胶束溶液驱；(3)低界面张力体系采油；(4)三元复合驱。其中三元复合驱(碱—聚合物—表面活性剂)是在本世纪八十年代才发展起来的一种提高采收率的新方法，由于这种方法在大幅度低表面活性剂用量的情况下仍能获得较高的驱油效率，因此，它成为在经济和技术上都能成功的提高采收率的新技术。
在油田进入高含水期后，剩余油以不连续的油块被圈闭在油藏岩石孔隙中，作用于油珠上的两个主要力即粘滞力和毛细管力。如使用适当的表面活性剂体系，降低油水间的界面张力，便减少了使用残余油移动时油珠变形所带来的阻力，从而提高了驱油效率。
木质素是造纸工业中产生的副产物，其来源广、价格低廉。以木质素为原料生产的常规木质素磺酸盐是国内外最常用的表面活性剂，但是其表面活性较差，主要用于液固分散体系的分散剂，通常情况下，其水溶液的表面张力在50mN/m左右，且临界胶束浓度很高。改性的木质素磺酸盐，在结构中引入亲油组分后，具有较高的水溶性，但是单独使用不能与原油形成超低界面张力，不能直接用于驱油。
本发明的目的在于提供一种具有良好的配伍性并可以与原油形成较低界面张力的含有价格低廉的木质素磺酸盐的三元复配组合物。
本发明的又一目的在于提供上述三元复配驱油组合物作为驱油注剂在三次采油中的应用。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，其各组分含量为100份重量水中含：
木质素磺酸盐复合表面活性剂 0.05-0.8重量份
碱 0.6-1.6重量份
聚合物 0.08-1.8重量份
上面所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，所述的木质素磺酸盐复合表面活性剂为木质素磺酸盐与烷基苯磺酸盐按1∶1-4∶1的比例配制的复合表面活性剂。
上面所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，所述的木质素磺酸盐复合表面活性剂为木质素磺酸盐与石油羧酸盐按1∶1-3∶1的比例配制的复合表面活性剂。
上面所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，所述木质素磺酸盐为改性木质素磺酸盐。
下面对本发明的技术给予进一步说明。
本发明的三元复配组合物，采用的为木质素磺酸盐复合表面活性剂—碱—聚合物三元驱体系，其中，碱剂的的主要作用是改变岩石表面的电荷性质，保护价格较贵的表面活性剂和聚合物，减少它们在地层中损失；同时碱驱油的原理是其可以与原油中的有机羧酸或其它有效的酸性组分反应生成具有表面活性的物质，导致界面张力降低、乳化润湿性反转、使地层乳隙中被捕集处于分散状态的油滴或油珠启动、聚集，形成可以连续流动的富油带而被采出。
三元驱体系中，聚合物的加入使溶液的粘度增加，从而使水相中的碱性组分能与更多的油相接触，形成更多的表面活性物质，有利于降低水界面张力，驱替出更多的残余油，同时也使驱替液所扫及的油层体积增加，所能采出的剩余油比单独的碱驱或聚合物驱更多。
一般的木质素磺酸盐表面活性较差，通常情况下其水溶液的表面张力在50mN/m左右，且临界胶束浓度很高，达不到三元复合驱体系对表活剂的要求。因此，本发明所用木质素磺酸盐为改性木质素磺酸盐，其具有很高的水溶性，主要是在其结构中引进亲油组分。具体途径，可以通过烷基化法、曼尼希反应法和缩合反应法得到，具体反应途径用化学式表示如下：
(1)烷基化法： 
(2)曼尼希反应法：
(3)缩合反应法：
本发明包括下列附图：
图1示出本发明实施例五的三元复配组合物界面张力；
图2为本发明实施例九的三元复配组合物与原油间界面活性图；
图3示出本发明实施例十一的三元复配组合物界面张力；
图4示出本发明实施例十六的三元复配组合物界面张力；
图5为本发明实施例十五的三元复配组合物与原油间界面活性图
以下结合附图和具体实施例，具体说明本发明提供的三元复配组合物以及其带来的显著技术效果。
如无特别说明，实施例和测试实验中使用的试剂和测试仪器如下：
一、使用试剂：
木浆碱素磺酸盐WNS：大连理工大学的产品；
草浆碱木素磺酸盐GNS：大连理工大学产品；
重烷基苯磺酸盐HS：大连理工大学的合成产品；
石油羧酸盐WGN：江汉石油学院研制，辽宁阜新有机化工总厂中试放大；
烷基苯磺酸盐ORS：美国SCI公司生产；
聚合物：聚丙烯酰胺，PAM，大庆助剂厂生产，分子量1000～2500万。
碱：氢氧化钠NaOH为工业纯商品。
原油：大庆油田脱水原油。
二、使用仪器：
Model-500型旋转滴界面张力仪：美国德克萨斯州大学生产，实验温度45℃；
自动密度仪：日本京都电子有限公司的DA-101B型自动数字密度仪；
岩心驱油装置：法国Geomecanique公司制造高温高压驱油试验装置；
实施例一～实施例十七：已具体实施的三元复配组合物配方，以及部分实施例的室内天然岩心驱油实验结果，详见表1。
表1三元复配组合物及其界面张力以及驱油实验结果
| 实施例 | 活性剂总量wt％ | 活性剂比例 | 碱用量wt％ | 聚合物用量mg/l | 复配组合物界面张力mN/m | 比水驱提高采收率％ |
| OOIP | ||||||
| 一 | 0.6 | GNS∶ORS＝1∶1 | 1.2 | 1200 | 10-3mN/m | 18.76 |
| 二 | 0.8 | GNS∶ORS＝3∶2 | 1.2 | 1500 | 10-4mN/m | 21.23 |
| 三 | 0.6 | WNS∶ORS＝4∶1 | 1.0 | 1200 | 10-3mN/m | 16.27 |
| 四 | 0.8 | WNS∶ORS＝3∶1 | 1.2 | 1200 | 10-3mN/m | 18.32 |
| 五 | 0.6 | WNS∶ORS＝3∶1 | 0.8-1.6 | 1800 | 10-4mN/m | 18.90 |
| 六 | 0.8 | WNS∶ORS＝3∶1 | 1.2 | 1800 | 10-3mN/m | 20.00 |
| 七 | 0.05-0.6 | WNS∶HS＝1∶1 | 1.2 | 1500 | 10-3mN/m | |
| 八 | 0.4 | WNS∶HS＝4∶1 | 1.2 | 1200 | 10-3mN/m | |
| 九 | 0.05-0.6 | WNS∶HS＝1∶1 | 0.8-1.5 | 1800 | 10-3mN/m | |
| 十 | 0.2 | WNS∶HS＝3∶2 | 0.9-1.5 | 1800 | 10-3mN/m | |
| 十一 | 0.1-0.8 | GNS∶HS＝3∶2，2∶3，4∶1，1∶1 | 1.2 | 1500 | 10-3mN/m | |
| 十二 | 0.2 | GNS∶HS＝3∶2 | 0.9-1.4 | 1500 | 10-4mN/m | |
| 十三 | 0.6 | WNS∶WGN＝2∶1 | 1.2 | 1500 | 10-3mN/m | 18.6 |
| 十四 | 0.8 | WNS∶WGN＝2∶1 | 1.2 | 1500 | 10-3mN/m | 20.00 |
| 十五 | 0.1-0.8 | WNS∶WGN＝2∶1 | 0.6-1.2 | 1500 | 10-3mN/m | |
| 十六 | 0.4 | WNS∶WGN＝2∶1，1.5∶1，3∶1 | 0.8 | 1500 | 10-3mN/m |
图1研究了实施例五的复配组合物在不同碱浓度下的界面张力，可以看出，NaOH在0.8-1.6wt％范围内都能与原油形成超低界面张力，为1.2wt％时，界面张力达10-4mN/m数量级。
图2研究实施例九的复配组合物在复合活性剂总浓度及碱浓度变化时的界面活性，可以看出，体系达到超低界面张力的活性剂及碱浓度范围较宽，活性剂浓度范围0.05-0.6wt％，NaOH浓度范围0.8-1.5wt％，其中，部分区域体系与原油的界面张力可达10-4mN/m数量级。
图3研究了实施例十一的复配组合物在不同GNS与HS配比下的界面张力，可以看出，GNS∶HS按2∶3、4∶1、3∶2、1∶1时活性总对浓度界面张力的影响，其中，比例为3∶2时效果最佳，活性剂总浓度在0.1-0.8wt％范围内都能与原油形成超低界面张力。
图4研究了实施例十六的复配组合物在不同WNS与WGN配比下的界面张力，可以看出，WNS∶WGN在1.5∶1-3∶1时都能使体系与原油形成超低界面张力，其中比例为2∶1时，界面张力效果较优，使体系与原油的界面张力可达10-4mN/m数量级。
图5为实施例十五的WNS与WGN复合表活剂—碱界面活性图，结果表明，在较大区域范围内，活性剂总浓度0.1-0.8wt％，NaOH 0.6-1.2wt％范围内，体系均能与原油形成超低界面张力，说明WNS与WGN有良好的协同效应，复合体系与油、水具有较好的配伍性。
三元复配组合物岩心驱油效果
影响化学驱油效果的因素很多，如化学剂的动滞留量，体系的配伍性等，因此，通过驱油模拟试验来评价复合体系的驱油效果，在岩心上进行了木质素磺酸盐的驱油效果评价，实验步骤：
现将天然岩心抽空饱和水，再将饱和水的岩心饱和原油，造束缚水饱和度，然后水驱原油，至含水98％时，开始注入复配组合物，接着再注入后续段塞，最后用水驱，记下水驱采收率及注入组合物后提高采收率的增加值。
注入程序：
1、水驱；
2、注入复配组合物；
3、1275A 800ppm 0.2PV；
4、水驱。
实验结果见表1。
由驱油评价结果表明，注入复配组合物采收率平均比水驱提高15％以上，说明本发明的复配组合物与油田具有较好的配伍性。同时，由于使用廉价的木质素表面活性剂与其它表活剂复合，驱油效率与单独使用一种表活剂驱油效率相同时，可以节省费用，节省比例约在30-60％。
Claims (6)
1、一种含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，其各组分含量为100份重量水中含：
木质素磺酸盐复合表面活性剂 0.05-0.8重量份，
碱 0.6-1.6重量份，以及
聚丙烯酰胺聚合物 0.08-1.8重量份；
其中，所述木质素磺酸盐复合表面活性剂为木质素磺酸盐与烷基苯磺酸盐按1∶1-4∶1的重量比中的任何比例配制的复合表面活性剂。
2、一种含木质素表面活性剂的三元复配组合物，其各组分含量为100份重量水中含：
木质素磺酸盐复合表面活性剂 0.05-0.8重量份，
碱 0.6-1.6重量份，以及
聚丙烯酰胺聚合物 0.08-1.8重量份；
其中，所述木质素磺酸盐复合表面活性剂为木质素磺酸盐与石油羧酸盐按1∶1-3∶1的重量比中的任何比例配制的复合表面活性剂。
3、根据权利要求1或2所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，其特征在于，所述木质素磺酸盐为改性木质素磺酸盐。
4、根据权利要求1所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，其特征在于，其各组分含量为100份重量水中含：
木质素磺酸盐复合表面活性剂 0.05-0.6重量份，其中，木质素磺酸盐与烷基苯磺酸盐重量比为3∶1；
碱 0.8-1.5重量份，以及
聚丙烯酰胺聚合物 1.2-1.8重量份。
5、根据权利要求2所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物，其特征在于，其各组分含量为100份重量水中含：
木质素磺酸盐复合表面活性剂 0.1-0.8重量份，其中，木质素磺酸盐与石油羧酸盐重量比为2∶1；
碱 0.6-1.2重量份，以及
聚丙烯酰胺聚合物 1.2-1.5重量份。
6、权利要求1至5之一所述的含木质素磺酸盐表面活性剂的三元复配组合物作为驱油注剂在三次采油中的应用。
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