CN112694881B - 一种用于裂缝型油藏强化采油的泡沫组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于裂缝型油藏强化采油的泡沫组合物及制备方法。所述组合物包括：以重量分数计，包括1份的长链聚醚含氮化合物，0.1～50份的阴离子表面活性剂和0.1～50份的阳离子表面活性剂；制备方法包括：所述组分按所述用量混合后制得所述泡沫组合物。本发明的泡沫组合物具有良好的起泡能力和泡沫稳定性，较低的析液速度，和较高的表面黏度，从而可以在裂缝中形成良好封堵。
Description
技术领域
本发明涉及采油技术领域，进一步地说，是涉及一种用于裂缝型油藏强化采油的泡沫组合物及制备方法。
背景技术
注气驱是国内外有效提高油藏采收率的途径之一，但是在气驱替过程中，存在着严重的技术问题，即由于地下原油和注入气体的黏度对比度大，从而导致不利的流度比，导致早期气体突破，使油层波及系数降低；而且由于油藏的非均质性，特别是存在裂缝时，气体从裂缝中窜出，采油量降低。研究发现，泡沫可以增加黏度，降低流度，另外泡沫还具有堵大不堵小的优势。然而报道发现，在在以缝洞为特征的高度非均质地层中，泡沫的效果并不好。其原因可能是，泡沫的液膜稳定性具有固有的瞬变特征，需要连续再生。但在裂缝和孔洞中，泡沫的连续再生很难实现，其原因是裂缝和孔洞可能无法为泡沫液膜的生成提供充分的孔隙限制。
因此，开发一种新的泡沫组合物以适应裂缝型油藏是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中出现的裂缝型油藏泡沫效果减弱的问题，本发明提供了一种用于裂缝型油藏强化采油的泡沫组合物及制备方法。本发明的泡沫组合物具有良好的起泡能力和泡沫稳定性，较低的析液速度，和较高的表面黏度，从而可以在裂缝中形成良好封堵。
本发明的目的之一是提供一种用于裂缝型油藏强化采油的泡沫组合物。
包括：
以重量分数计，包括1份的长链聚醚含氮化合物，0.1～50份的阴离子表面活性剂和0.1～50份的阳离子表面活性剂
所述长链聚醚含氮化合物的结构式如下：
其中，
R为C8～C40的烷基或烷基苯，优选为C10～C24的烷基或烷基苯；
m+n为0～20中的一个整数；优选为1～10中的任一整数；
k为0或1；
p为0-3的整数；
R1为C2H4或C3H6；
R3为C1～C5的亚烷基或取代亚烷基；优选为C1～C3的亚烷基；
R2，R4，和R5为H，C1～C5的烷基，或(C3H6O)1-5H，或(C2H4O)1-5H的任意一种；优选为C1～C3的烷基，或(C3H6O)1-3H，或(C2H4O)1-3H的任意一种；
所述阴离子表面活性剂的结构式如下：
其中，
R为C8～C40的烷基、不饱和烷基，或烷基苯；优选为C10～C24的烷基或烷基苯；
a为0～20的整数；b为0～20的整数，a+b优选为1～15中的任一整数；
k＝0或1，
R’为C1～C5的烷基或取代烷基，
X为阴离子基团–COOM或-SO3M，
M为碱金属或者铵盐；
所述阳离子表面活性剂结构式如下：
其中，
R为C8～C40的烷基或烷基苯，优选为C8～C24的烷基或烷基苯；
e+f为0～20中的一个整数；优选为1～10中的任一整数
k为0或1；
q为0-3的一个整数；
R1为C2H4或C3H6；
R3为C1～C5的亚烷基或取代亚烷基；优选为C1～C3的亚烷基；
R2，R4，和R5为H，C1～C5的烷基，或(C3H6O)1-5H，或(C2H4O)1-5H的任意一种；优选为C1～C3的烷基，或(C3H6O)1-3H，或(C2H4O)1-3H的一种。
R6为C1～C5的烷基或取代烷基；
Y为Cl或Br。
所述长链聚醚含氮化合物与阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的重量比优选为1:(0.1-10):(0.1-10)。
本发明的目的之二是提供一种泡沫组合物的制备方法。
包括：
所述组分按所述用量混合后制得所述泡沫组合物。
优选
将所述组分按所述用量加入到水中，水溶液浓度优选为0.15～1wt％，混合均匀制得所述用于裂缝型油藏强化采油的泡沫剂组合物。
本发明泡沫剂的关键有效成分是长链聚醚含氮化合物与阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂，本领域技术人员知道，为了便于运输和贮存或现场使用等方面考虑，可以采用各种供应形式，例如不含水的固态形式，或者含水的固态形式，或者含水的膏状形式，或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成浓缩液的形式，直接配成现场驱油所需浓度的泡沫剂形式；其中，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水。
本发明泡沫剂组合物具有很好的配伍性，配方中还可以加入本领域常用的其它处理剂，如表面活性剂，碱等采油助剂。其用量为常规用量，技术人员可以根据实际情况进行调整。
本发明的泡沫剂组合物中长链聚醚含氮化合物由于亲水基分子间氢键的相互作用使得具有较高的表面黏度，阴离子和阳离子表面活性剂亲水基之间的静电吸引作用同样增加了界面膜的表面黏度，表面黏度的增加降低了泡沫的析液速度，使得泡沫生成后稳定型增加，从而在基质中形成泡沫后，再到裂缝中不易破裂，且保持了较高的黏度，达到封堵裂缝，提高采收率的效果。在0.2mm裂缝和基质100mD的两个并联岩心中，注入该泡沫剂和气体形成的组合物，注入1.5PV裂缝中的油全部被驱替出，而后再注入1.5PV基质中的油80％被驱替出，取得了较好的技术效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
长链聚醚含氮化合物C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O的制备：
a)C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4Cl的制备：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)4H 741克(1.0摩尔)，氯化亚砜149克(1.25摩尔)和5克DMF，于90℃下反应5小时。反应结束后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3CH2CH2Cl，收率为93％。
b)C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2的制备：
将a)中所合成的C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3CH2CH2Cl 371克(0.5摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，缓慢滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺61克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液，控制温度小于60℃，滴完升温至85℃反应2小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4NHC3H6N(CH3)2，收率为88％。
向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4NHC3H6N(CH3)2 243克(0.3摩尔)，加热至80～90℃，开启真空系统，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至130℃缓缓通入环氧丙烷17.5克(0.3摩尔)，进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧丙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2，收率为93％。
c)C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O的制备：
将C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2 173克(0.2摩尔)加入到带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到60℃，缓慢滴加H2O2 30克，在70℃下反应5小时，经处理后得到C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O，收率为80wt％。
阴离子表面活性剂C12H25(C3H6O)1(C2H4O)3C2H4SO3Na的制备：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入360克C12H25(C3H6O)1(C2H4O)3H(1.0摩尔)，甲苯200克，氢氧化钠50克(1.25摩尔)搅拌下加热到60℃，反应2小时，后缓慢加入氯乙磺酸钠208克(1.25摩尔)，滴加完毕后在90℃下反应7小时，经处理后得到C12H25(C3H6O)1(C2H4O)3C2H4SO3Na，收率为87wt％。
阳离子表面活性剂C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br的制备：
a)C16H33O(C2H4O)1C2H4Cl的制备：
制备过程同实施例1中长链聚醚含氮化合物a)，区别仅在于原料不同(C16H33O(C2H4O)2H，二氯亚砜)。
b)C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2的制备：
制备过程同实施例1中长链聚醚含氮化合物b)，区别仅在于原料不同(C16H33O(C2H4O)1C2H4Cl，N,N-二甲基-1,3-丙二胺)。
c)C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br的制备：
将C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2 457克(1.0摩尔)与溴甲烷95克(1.0摩尔)投入装有搅拌装置的压力反应器中，在KOH作催化剂条件下，在0.2～0.3MPa压力下反应4h，经后处理得到C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br，收率为90％。
组合物F-1的制备：
在常温常压下，称取1g C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O，1g的C12H25(C3H6O)1(C2H4O)3C2H4SO3Na和1g的C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br到反应釜中，加入适量的本地自来水到300g，配制成1wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-1。
实施例2
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C24H49O(C2H4O)2H，二氯亚砜，甲二胺，环氧乙烷，H2O2)制备过程同实施例1，制得C24H49O(C2H4O)C2H4NHCH2N(C2H5O)2O
阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C10H21O(C3H6O)10(C2H4O)5H，3-氯-2-羟基丙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得C10H21O(C3H6O)10(C2H4O)5CH2CH(OH)CH2SO3Na；
同实施例1，区别仅在于原料不同(C10H21O(C3H6O)11H，N,N,N'-三甲基-1,3-丙二胺，溴甲烷)制备过程同实施例1，制得C10H21O(C3H6O)10C3H6N(CH3)C3H6N(CH3)3Br。
组合物F-2的制备：
在常温常压下，称取0.1g C24H49O(C2H4O)C2H4NHCH2N(C2H5O)2O，1.0g的C10H21O(C3H6O)10(C2H4O)5CH2CH(OH)CH2SO3Na和1.0g的C10H21O(C3H6O)10C3H6N(CH3)C3H6N(CH3)3Br到反应釜中，加入适量的本地自来水到300g，配制成0.7wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-2。
实施例3
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C14H29O(C3H6O)3(C2H4O)3H，二氯亚砜，N,N',N”-三甲基二丙撑三胺，环氧丙烷，H2O2)制备过程同实施例1，制得C14H29O(C3H6O)3(C2H4O)2C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)O；
阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C12H25O(C3H6O)3(C2H4O)7H，3-氯丙酸胺)制备过程同实施例1，制得C12H25O(C3H6O)3(C2H4O)7C2H4COONH4
阳离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C24H49O(C2H4O)9H，二氯亚砜，N,N',N”,N”'-四甲基三丙撑四胺，环氧乙烷，氯乙烷)制备过程同实施例1，制得C24H49O(C2H4O)8C2H4(N(CH3)C3H6)3N(CH3)(C2H4OC2H4OH)(C2H5)Cl；
组合物F-3的制备：
在常温常压下，称取1.0g C14H29O(C3H6O)3(C2H4O)2C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)O，0.1g的C12H25O(C3H6O)3(C2H4O)7C2H4COONH4和0.1g的C24H49O(C2H4O)8C2H4(N(CH3)C3H6)3N(CH3)(C2H4OC2H4OH)(C2H5)Cl到反应釜中，加入适量的本地自来水到240g，配制成0.3wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-3。
实施例4
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C16H33O(C2H4O)3H,二氯亚砜,N,N',N”,N”'-四甲基三丙撑四胺,环氧丙烷，H2O2)制备过程同实施例1；制得C16H33O(C2H4O)2C2H4(N(CH3)C3H6)3N(CH3)(C2H4OC2H4OH)O
阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3H，氯乙磺酸钠)制备过程同实施例1；制得C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4SO3Na；
阳离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C10H21O(C3H6O)3C2H4OH，二氯亚砜，N,N-二甲基-1,3-丙二胺，环氧乙烷，氯甲烷)制备过程同实施例1，制得C10H21O(C3H6O)3C2H4N(C2H4OH)C3H6N(CH3)3Cl。
组合物F-4的制备：
在常温常压下，称取0.1g C16H33O(C2H4O)2C2H4(N(CH3)C3H6)3N(CH3)(C2H4OC2H4OH)O，0.7g的C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4SO3Na和0.2g的C10H21O(C3H6O)3C2H4N(C2H4OH)C3H6N(CH3)3Cl到反应釜中，加入适量的本地自来水到500g，配制成0.2wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-4。
实施例5
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1；
阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1；
阳离子表面活性剂的制备：
同实施例1。
组合物F-5的制备：
在常温常压下，称取0.02g C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O，1.0g的C12H25(C3H6O)1(C2H4O)3C2H4SO3Na和1.0g的C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br到反应釜中，加入适量的本地自来水到102g，配制成1wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-5。
实施例6
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C14H29Cl，N,N-二甲基-1,3-丙二胺，环氧丙烷，H2O2)制备过程同实施例1；制得C14H29N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O
阴离子表面活性剂：十四十八α-烯烃磺酸钠，市售。
阳离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C14H27O(C3H6O)3(C2H4O)2H，二氯亚砜，二甲胺，氯甲烷)制备过程同实施例1，制得C14H27O(C3H6O)3(C2H4O)1C2H4N(CH3)3Cl。
组合物F-6的制备：
在常温常压下，称取1g C14H29N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O，1g的十四十八α-烯烃磺酸钠和1g的C14H27O(C3H6O)3(C2H4O)1C2H4N(CH3)3Cl到反应釜中，加入适量的本地自来水到300g，配制成1wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-6。
实施例7
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C15H23O(C3H6O)4H，二氯亚砜，二甲胺，H2O2)制备过程同实施例1；制得C15H23O(C3H6O)3C3H6N(CH3)2O
阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C24H49O(C2H4O)15H，氯丙磺酸钠)制备过程同实施例1；制得C24H49O(C2H4O)15C3H6SO3Na
阳离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C14H29Cl，N,N-二甲基-1,3-丙二胺，环氧丙烷，氯甲烷)制备过程同实施例1，制得C14H29N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Cl。
组合物F-7的制备：
在常温常压下，称取0.1g C15H23O(C3H6O)3C3H6N(CH3)2O，0.4g的C24H49O(C2H4O)15C3H6SO3Na和1g的C14H29N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Cl到反应釜中，加入适量的本地自来水到300g，配制成0.5wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-7。
实施例8
长链聚醚含氮化合物的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C10H21O(C3H6O)20(C2H4O)16H，二氯亚砜，N,N-二甲基-1,3-丙二胺，环氧丙烷，H2O2)制备过程同实施例1，制得C10H21O(C3H6O)20(C2H4O)15C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O
阴离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C12H25(C3H6O)15(C2H4O)7H，氯乙磺酸钠)制备过程同实施例1，制得C12H25(C3H6O)15(C2H4O)7C2H4SO3Na
阳离子表面活性剂的制备：
同实施例1，区别仅在于原料不同(C16H33O(C3H6O)15(C2H4O)6H，二氯亚砜，N,N-二甲基-1,3-丙二胺，环氧丙烷，溴甲烷)制备过程同实施例1，制得C16H33O(C3H6O)15(C2H4O)5C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br。
组合物F-8的制备：
在常温常压下，称取1g的C10H21O(C3H6O)20(C2H4O)15C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O，1g的C12H25(C3H6O)15(C2H4O)7C2H4SO3Na和1g的C16H33O(C3H6O)15(C2H4O)5C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br到反应釜中，加入适量的本地自来水到300g，配制成1wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，即得泡沫剂组合物F-8。
实施例9
饱和过原油得裂缝和基质岩心并联，先进行水驱至无油流出，计算水驱采收率，后将实施例1-8的组合物F-1～F-8与气体共同注入3.0PV，体积比2比8，再进行驱替，计算泡沫剂组合物提高采收率，结果见表1。
表1并联提高采收率实验结果
比较例1
在常温常压下，称取1g C10H21O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)2O到反应釜中，加入适量的本地自来水到100g，配制成1wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，饱和过原油得裂缝和基质岩心并联，先进行水驱至无油流出，计算水驱采收率基质和裂缝中分别为12％和57％，后将上述1％的组合物与气体共同注入3.0PV，体积比2比8，再进行驱替，计算泡沫剂组合物提高采收率基质中和裂缝中分别为11％和31％。
比较例2
在常温常压下，称取1g C12H25(C3H6O)1(C2H4O)3C2H4SO3Na和1g的C16H33(C2H4O)1C2H4N(C3H7O)C3H6N(CH3)3Br到反应釜中，加入适量的本地自来水到200g，配制成1wt％的溶液，充分搅拌30min至完全溶解为止，饱和过原油得裂缝和基质岩心并联，先进行水驱至无油流出，计算水驱采收率基质和裂缝中分别为12％和55％，后将上述1％的组合物与气体共同注入3.0PV，体积比2比8，再进行驱替，计算泡沫剂组合物提高采收率基质中和裂缝中分别为21％和37％。
Claims (9)
1.一种用于裂缝型油藏强化采油的泡沫组合物，其特征在于所述组合物包括：
以重量分数计，包括1份的长链聚醚含氮化合物，0.1～50份的阴离子表面活性剂和0.1～50份的阳离子表面活性剂；
所述长链聚醚含氮化合物的结构式如下：
其中R为C8～C40的烷基或烷基苯， m+n为1～10中的任一整数，k＝1，p为1至3的整数，R1为C2H4或C3H6；R3为C1～C5的亚烷基或取代亚烷基；R2，R4，和R5为H，C1～C5的烷基，或(C3H6O)1- 5H，或(C2H4O)1-5H的一种；
所述阴离子表面活性剂的结构式如下：
其中R为C8～C40的烷基、烷基苯；a为0～20的整数；b为0～20的整数，k＝0或1，R’为C1～C5的烷基、取代烷基，X为阴离子基团–COOM或-SO3M，M为碱金属或者铵盐；
所述阳离子表面活性剂结构式如下：
其中R为C8～C40的烷基或烷基苯，e为0～20的整数；f为0～20的整数，k＝0或1，q为0-3的一个整数，R1为C2H4或C3H6；R3为C1～C5的亚烷基或取代亚烷基；R2，R4，和R5为H，C1～C5的烷基，或(C3H6O)1-5H，或(C2H4O)1-5H的一种；R6为C1～C5的烷基或取代烷基；Y为Cl或Br。
2.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
R为C8～C24的烷基或烷基苯。
3.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
R3为C1～C3的亚烷基。
4.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
R2，R4，和R5为C1～C3的烷基，或(C3H6O)1-3H，或(C2H4O)1-3H的任意一种。
5.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
a+b为1～15中的任一整数。
6.如权利要求1所述的泡沫组合物，其特征在于：
e+f为1～10中的任一整数。
7.如权利要求1～6之一所述的泡沫组合物，其特征在于：
所述长链聚醚含氮化合物与阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的重量比为1:(0.1-10):(0.1-10)。
8.一种如权利要求1～7之一所述的泡沫组合物的制备方法，其特征在于所述方法包括：
所述组分按所述用量混合后制得所述泡沫组合物。
9.如权利要求8所述的泡沫组合物的制备方法，其特征在于：
将所述组分按所述用量加入到水中，溶液浓度为0.15～1wt％，混合均匀制得所述用于裂缝型油藏强化采油的泡沫剂组合物。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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