1、1表面活性剂驱油体系的新发展2000 年 3 月第 15 卷第 2 期西安石油学院学报(自然科学版)JournalofXianPetroleumInstitute(NaturalScienceEdition)Mar.2000Vol.15No.2文章编号:100125361(2000)0220055204表面活性剂驱油体系的新发展TheNewDevelopmentofSurfactantOilDisplacementSystems赵立艳,樊西惊(西安石油学院化工系,陕西西安 710065)摘要:详细讨论了驱油用表面活性剂体系在耐盐,耐温和低2成本这几个方向的发展,耐盐、耐温和低成本的表面活性剂体
2、系的研究已有很多,对特殊情况下的表面活性剂驱油体系的研究已有一定的发展.但尽可能地找到高性能和低成本的结合点,是今后石油工业发展的需要.关键词:三次采油; 化学驱; 耐盐性;耐热性;价格中图分类号:TE357146 文献标识码:A 驱油用的表面活性剂主要有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂面活性剂界面活性高,但,而且不耐高温,;两性表面活性剂大多数都可用于高矿化度、较高温度的油层,且能大大降低非离子型与阴离子型活性剂复配时的色谱分离效应,但同样有价格高的缺点1.三次采油技术的发展对表面活性剂的要求越来越高,不仅要求它具有低的油水界面张力和低吸附值,而且要求它与油藏流体配伍和廉价
3、.在目前油价的情况下,表面活性剂的成本是制约三次采油表面活性剂驱发展的主要因素.所以对驱油用的表面活性剂体系提出了耐高含盐量、耐高温、吸附损失低、成本低的要求.本文就这方面的新发展进行讨论.-阴离子两性表面活性剂与石油磺酸盐的混合体系等,可以显著地提高体系的抗盐性.对于前者抗钙能力尤其显著;对于后者,不加入低分子量的醇就可以获得超低表面张力,且特别适合于高含盐度的地层2,3.多种表面活性剂的混合有助于提高整个体系的耐盐性.如3烷基芳基磺酸盐作主表面活性剂,羧甲基乙氧基化物和乙氧基化的磺酸盐作助表面活性剂,其混合体的耐盐性能得到明显改善 ;-烯烃磺酸盐和烷基二苯基醚二磺酸盐的混合物可用于提高采收
4、率,增强流度控制和对 Ca2+的忍耐性,以及降低在油藏岩石上的吸附;烷基磺酸盐和醚磺酸盐组成的双表面活性剂体系,具有高的驱替效率,而且与改性的聚丙烯酰胺聚合物的兼容能力强,特别适合于高含盐度的油藏2.1987 年 ChevronResearchCo3.发明了一种耐1 耐盐的表面活性剂体系经过若干年的发展,具有耐盐性能的表面活性剂可谓是五花八门,品种繁多.主要成份为石油磺酸盐的阴离子表面活性剂驱油体系,由于石油磺酸盐的存在,不耐多价金属离子.但通过其他表面活性剂与石油磺酸盐的复配可盐的低聚表面活性剂进行采油.化学组成为 R-X(CH2-CR1Y)a-(CH2-CR2Z)b-H,式中 R=624C
5、 烷基或烷芳基;R1=H、甲基或乙基;R2=H 、甲基、乙基或-CH2COOH;X=-S-、磺酰基或亚磺酰基;Y=-CN、-CONH2、-CH2CONH2、-CON2HCH3 、-CONHC2H5、-COOCH3 、-COOCH2CH3、-COOC2H4OH、-COOC3H6OH 或-CONHCH24收稿日期:1999210218作者简介:赵立艳(19752), 女,湖南邵阳人,现在西安石油学院攻读硕士学位.56西安石油学院学报(自然科学版)1990 年 KazanChemTechnInst.申请了新的采OH;Z=-COOH、 -CH2COOH、-OCH3、-OC3H5或-CH2OH,或盐;a
6、+b=250;且 a/(a+b)=00.8.该低聚表面活性剂具有较高的抗盐及二价油用的化学剂的专利9.该化学剂液含有氧乙基化的烷基酚和水,另外还含有适当比例的增塑剂 C-3 或超塑剂 FOK,或其混合物.试验表明它在 60以上可得到高的驱油能力.在同一年 TexacoInc10.报导了对平均 API 比重低于 20 度及温度高于 150的重油,可采用含有质量浓度为 0.1%5%离子的能力,较高的增溶量,以及较低的油与盐水间的界面张力.有文献4报导用于化学驱的新型有支链的醚类表面活性剂,表达式为R32(O)R42(O)m12CH2CH2O2(A)p2(Y)r2SO3H烷氧基化非离子或离子表面活性
7、剂溶液进行驱替.该表面5活性剂含有足量的环氧乙烷或环氧丙烷组分使其浊点高于68但低于油藏的温度,能溶解于温度低于浊点将要注入的溶液中.它还具有足够大的疏水组分使其能溶解于等于或高于油藏温度的油中,且采收率高.m22CH2其中 R3=812C 烷基;R4=26C 烷基 ,A 由 23C 环氧烷得到的环氧烷基;P 的平均值为 26;Y=含羟基或不含羟基的 13C 亚烷基;m1 和m2=0 或 1,但不同时为 0;r=0 或 1.这种表面活3 耐盐耐温的表面活性剂体系,但.考虑到采油,对表面活性剂的要求也越来.,对耐盐且耐温的表面活性剂体系的探讨一直是比较热门的课题.目前比较常用的是 -磺化脂肪酸酯
8、11(CH3-(CH2)n-3性剂有良好的增溶能力,耐海水中高浓度二价阳离子能力高,且出现中相微乳液的含盐范围大.可用于注表面活性剂海水溶液于油井中,进行强化采油.1990 年黄宏度5应用两步法由 C22 和 C26 盐表面活性剂.,这样就得到了,它与合成油可以达到超低界面张力(-CH(SO3Na)-COOR,式中 n 为 16、18 或 22),它在很宽的温度和含盐度范围内具有满6意的低界面张力,而且以长链脂肪酸与短链的醇所形成的酯效率最高.62 耐温的表面活性剂体系1983 年 AsSibeOil-ChemInst.提出了一种羟甲基型的乙氧基化物12,通常结构为 R-O-(CH2CH2O)
9、n-CH2COONa,当 R 和 n 的值选择注采液,主要成分为非离子表面活性剂 OP-10,阴离子表面活性剂二癸基磺基琥珀酸钠及水.由于吸附作用降低及溶液浊点的升高,可提高采收率.在 1986 年,该公司7正确后,便可以获得良好的表面活性剂.它具有较好的抗盐能力和温度稳定性,但价格较高.StandardOilCo.13提出向地层注入下列组成又提出另一种强化采油的组成液.该组成液含有(质量浓度/%): 硝酸铝 20.026.0,氧乙基化的烷基酚 7.815.0,烷基芳基磺酸的表面活性剂水溶液:(A)化合物 C6H13CH(C8H17)-CH2(OCH2CH2)2SO3-Na+及(B)化合物 C
10、20H41(OCH2CH2)3SO3-Na+.这个方法可用于注水提高采7盐或烷基磺酸盐 2.57.5,其余为氨水.试验说明采用所提出的组成液可使凝固点从-8降低到-47,可使其水溶液的浊点从 76提高到 100.1989 年 TurkmenipineftOilIndResDesInst8收率,特别是可适用于温度高达约 300(尤其是约)及压力高达 28MPa 的含油层.注入水可 15100以是可溶固体总量值约 200,000mg/L 的高矿度盐水,例如用海水,二价金属离子量达 20,000mg/L.发明了一种驱油剂.这种驱油剂含有(质量浓度/%):由三聚丙烯制成的氧乙基化烷基酚 2.0 6.0
11、,阴离子表面活性剂6.012.0,液体烃(如煤4 低成本表面活性剂14成本较低的表面活性剂主要有三类19:一类是木质素磺酸盐类,一类是不需加助表面活性剂的表面活性剂体系,还有一类是羧酸盐表面活性剂.木质素磺酸盐-胺复合体15 可以作为常规表油)10.830.0,其余为水.试验表明,这种药剂在 95以下具有储存稳定性,可提高石油采收率 1.21.5 倍.赵立艳等:表面活性剂驱油体系的新发展面活性剂体系的油溶组分,用这种活性剂进行 Berea 岩心驱替的采收率可以赶上或超过普通阴离子表面活性剂体系,8但成本低得多.木质素磺酸盐和石油磺酸盐复合体系在油水界面产生超低界面张力,且体系内形成液晶相所产生
12、的较高粘度,能够很好地控制体系流度.驱替实验表明,这种复合体系成本较低且能产生较石油磺酸盐单一组分体系更高的采收率.在加热的情况下用甲醛与 520 碳的烷基酚反应,再使反应产物与木质素酚基磺酸盐反应制得油溶性木质素表面活性剂或由苄醇在加热及有非亲核碱性催化剂存在下与木质素酚反应,将反应产物磺化以制得油溶性木质素表面活性剂,该表面活性剂具有高的表面活性,有利于提高石油采收率16,17.在不少专利中报导的驱油用的表面活性剂体系中,使用了较廉价的木质素磺酸盐代替大量使用的较贵的石油磺酸盐,而又能保持相当的采收率.在 1995 年的专利1857油磺酸盐的原料比较缺乏.20 世纪 90 年代初开展了石油
13、羧酸盐21的研制工作.结果表明,以大庆原油的几种馏份油为原料进行汽相氧化,氧化产物经皂化制得石油羧酸盐,该表面活性剂界面活性好,有较好的抗二价阳离子的能力,原料易得,制备简单,成本低,显示出可应用于工业性化学驱油的潜力.9有文献22报导了以天然混合羧酸盐为主要有效成分的原油驱油剂及其制备方法.天然混合羧酸盐由油脂下脚料皂化处理而得;将其与相应各种助剂按比例复配可得两大类驱油剂:单井吞吐驱油剂和 ASP 复合驱油剂;根据原油酸值高低需对配方加以调整.该发明制备工艺简单,产品成本低,驱油效果好,能大幅度提高原油采收率.5 特殊情况下的表面活性剂体系,AsSibeOilChemInst.23.还含有
14、苯甲醇以提的地层中含石蜡重油的驱替效率.Karamandybas 油田24的石油开采中,该油田有层状油藏且原油含蜡量高,通过注入 6.8%(质量浓度)的非离子表面活性剂(AF12)水溶液,井的注水能力增强了 1.5 倍,驱油效率提高了 1.2 倍.对于多孔地层的驱替,有专利25报导了一种组成液.这种组成液含有(质量浓度): 水溶性水解聚丙烯酰胺0.00160.3000,非离子表面活性剂 0.00331.0000,其余为水.非离子表面活性剂可以是氧乙基化的烷基醇、乙烯与氧化丙烯的嵌段共聚物.水解聚丙烯酰胺与非离子表面活性剂反应生成接有非离子表面活性剂分子的聚合物分子的复合体.而对低渗透油藏,当使
15、用 0.05%5%(质量浓度)乙氧基化的烷基酚水溶液驱替时,采收率提高了.表面活性剂驱在水驱的初始阶段比在剩余油开采阶段更为有效26.综上所述,我们已知道耐盐、耐温和低成本的表面活性剂10体系的研究已有很多,对特殊情况下的表面活性剂驱油体系的研究已有一定的发展.但尽可能地找到高性能和低成本的结合点,仍是目前和今后石油工业发展的需要.参考文献:1 赵福麟.羧甲基型的非离子- 阴离子两性表面活性剂中,支链的新型磺酸盐表面活性剂.750),分子式为 3 其中R=26C 烃基()=2 4C 氧烷撑基;r=010(最好为 05,特别是 04);X=含羟基的疏水基团(最好是含醚基)并具有 26 个(最好是
16、24 个)端基( 每个端基含 322C 原子);M=阳离子(最好是一价的).该表面活性剂适用于作化学驱油的注入液,不需加助表面活性剂就可形成微乳液.有专利19提出了一种不加醇及不加任何助剂的阴离子表面活性剂驱油体系.用这种阴离子表面活性剂水溶液与氯化钠,C6C12 的烷烃按一定的比例混合,在2580范围内均能形成烷烃/中相微乳/盐水三相体系.阴离子表面活性剂水溶液可采用两种石油磺酸钠,也可采用一种石油磺酸钠与商品十二烷基硫酸钠配制而成.该驱油体系可以减少色谱分离对体系的破坏作用.SanzC.A.1120为化学驱应用研制了一个由等摩尔的内烯(C20 C24) 磺酸盐和石油磺酸盐混配的无醇胶束溶液
17、配方,它具有高的增溶比,高的最终采收率.在 80下用 3.0%(体积浓度)的表面活性剂,13%孔隙体积的段塞可达到 94%的采收率.当段塞尺寸降至 3%PV 时,采收率仍达 80%.我国原油多为石蜡基原油,芳烃含量少,制备石与石油磺酸盐的混合J.石油大学学报,1996,2058西安石油学院学报(自然科学版)petroleumexplorationP.US5686512,1997211211.15 DebonsFE.ImprovedoilrecoverysurfactantbasedonligninJ.J.Sci.Engng,1992,7(1):131138.16 TexacoInc.Enhan
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26、uroftheal2loytestpiecesbeinganodizedinchromicacidisbetterthanthatinsulfuricacid,andtocoataH0622zinc2bearingcoatingonthetwokindsofanodized2024T3aluminumalloytestpiecescangreatlyimprovetheirfatiguecorrosionbehavour.Accordingtothequantita2tiveanalysisoftheexperimentalresults,thefatiguecorrosionlifeexpr
27、essionsofthefourkindsofsurfaceprotectivecoatingaluminumalloytestpiecesareobtainedattheloadingfrequency1.25Hzintheacidicsodiumchloridesolutionof45andpH=3.8.Keywords:anodizing,zinc2bearingcoating,fatiguecorrosion,aluminumalloyWANGRongandGAOHui2lin(XianPetroleumInstitute,Xian710065,China)JXAPI2000V.15N
28、.2p.4548InfluencesofCross2linkingAgentsonthePropertiesofDiesel2baseGelFracturingFluids16Abstract:Theinfluencesof9cross2linkingagentsonthepropertiesofadiesel2basegelfracturingfluidarestudiedbymeansofexperiments.Itisshownthatattheshearrateof17s-1,theinfluencesofdifferentcross2linkingagentsaredifferent
29、,thedifferencesaregreat,thecross2linkingagentsofZ21andZ27cangreatlyincreasethetemperature2risistingandshear2resistingabilitiesofthefrac2turingfluid,theviscosityofthefracturingfluidafterbeingshearedisincreasedbyabout100mPa.s.Keywords:gel,oil2basefracturingfluid,cross2linkingagent,viscosityWANGMan2xue
30、andCHENMao2tao(XianPetroleumInstitute,Xian710065,China)JXAPI2000V.15N.2p.4951PreparationandApplicationofaNewViscosity2reducingAgentforCrudeOilAbstract:Anewviscosity2reducingagentforcrudeoil,MaleicAnhydride2Styrente2Acrylicacidwasdeveloped.Theinfluencesofmaterialformulation,relativemolecularweight,an
31、dofthethinneraredis2cussed.Theoptimalformulationofrawmaterialsandt17heoptimalofitThefieldapplicationinTur2pan2HamioilfieldshowedthatthecopolymercanreducetheInnormalcrudeoilproductiontechnolo2gy,addingthecopolymerof100thincrudeoilforviscosityreducingatleast.Keywords:,Anhydride2Styrene2AcrylicAcidcopo
32、lymer,blendingthinoilproduc2tiontechnologyZHOUFeng2shanZHAOMing2fang,NIWen2xue,etal(Xian710049,China)JXAPI2000V.anJiaotongUniversity,Xi15N.2p.5254TheNewDevelopmentofSurfactantOilDisplacementSystemsAbstract:Thetrendofsurfactantoildisplacementdevelopmentisintroduced.Thedevelopmentoftertiaryoilrecovery
33、requiressurfactantstohavenotonlygoodpropertiesoflowoil2waterinterfacialtension,lowabsorptionvalue,thecompatibilitywithreservoirfluid,salt2resistingandheat2resisting,butalsolowcost.Thecostofthesurfactantsisamainfactorrestrictingtheirdevelopment.thesurfactantsofgoodperformanceandlowcostareingreatdemand.Theprogressonthestudyisdiscussedinthispaper.18Keywords:tertiaryoilrecovery,chemicaloildisplacement,salt2resisting,heat2resisting,priceZHAOLi2yanandFANXi2jing(XianPetroleumInstitute,Xian710065,China)JXAPI2000V.15N.2p.5558
